RO137940B1 - Compoziţie pe bază de uleiuri esenţiale pentru combaterea cancerului bacterian al plantelor - Google Patents

Description

RO 137940 Β1

Prezenta invenție se referă la o compoziție pe bază de uleiuri esențiale destinată combaterii cancerului bacterian al plantelor de cultură.

Sunt cunoscute diferite compoziții pe bază de uleiuri esențiale destinate combaterii bolilor plantelor.

US 2003/113421 A1 se referă la combinații sinergice de compuși naturali care controlează degradarea fructelor și legumelor și reduc contaminarea cu agenți patogeni. Uleiurile esențiale de plante și sărurile de chitosan au fost testate individual și în combinație împotriva unui agent patogen post-recoltare Botrytis cinerea și a doi agenți patogeni umani de origine alimentară Escherichia coli și Listeria monocytogenes. Patru uleiuri esențiale (scorțișoară, ienibahar, cimbru roșu) în combinație cu două săruri de chitosan (sorbat de chitosan și propionat de chitosan) au demonstrat activitate antimicrobiană sinergică împotriva tuturor celor trei organisme. Compozițiile conform invenției conțin de obicei în plus față de materialul activ (sare de chitosan și ulei esențial), unul sau mai mulți vehiculi solizi sau lichizi și, opțional, unul sau mai mulți agenți activi de suprafață. Vehiculul poate fi solid ca de exemplu: argile, silicați naturali sau sintetici, rășini și ceară, sau vehiculul poate fi lichid cum ar fi apă, alcooli, propilen glicol, un ulei vegetal sau un purtător comestibil similar și altele asemenea. Agentul activ de suprafață poate fi un agent de emulsionare, dispersare sau umectare de tip ionic sau neionic sau un amestec de astfel de agenți activi de suprafață.

Brevetul RO 132480 B1 descrie un produs natural de protecție foliară pe bază de uleiuri esențiale alcătuit din: 0,3% ulei esențial de Ocimum basilicum, 0,1% ulei esențial de Abies alba, 0,05% ulei esențial de Rosmahnus officinalis, 0,05% ulei esențial de Mentha piperita, 0,1% ulei esențial de Origanum vulgare, 0,025% praf de diatomit, 0,2% gelatină alimentară, 0,2% agar și 99,4% apă.

Brevetul FR 3080520 B1 protejează o compoziție care include uleiuri esențiale, un agent tensioactiv și un mediu de dispersie apos, sub forma unei emulsii ulei-în-apă. Amestecul de uleiuri esențiale conține un prim ulei esențial, cu limonen ca principal compus: un al doilea ulei esențial cuprinzând majoritar cinamaldehidă; un al treilea ulei esențial care este compus majoritar din terpene. Uleiurile esențiale care sunt folosite sunt uleiuri de portocale, grapefruit, lămâie, lămâie verde/lime, mărar, țelină, scorțișoară, arbore de ceai și maghiran, sau orice amestec al acestora. Compoziția este destinată protejării viței de vie împotriva unor boli cum ar fi făinarea sau mana.

Cererea de brevet MX 2014012472 A prezintă o compoziție care acționează ca un bio-fungicid împotriva agenților fitopafogeni care afectează culturile de cacao, Moniliophathora roreri și Phytophthora spp. Compoziția include 0,1% dintr-un amestec, în raport de 1:1:1:1 (V/V/V/V), de uleiuri esențiale obținute din scorțișoară (Cinnamomun zeylanicum), cuișoare (Syzygiumaromaticum), ghimbir(Zingiberofficinale') și piper (Pimienta dioica).

Brevetul RO 128885 B1 se referă la un biopesticid cu conținut de uleiuri esențiale încapsulate și de săruri de potasiu ale acizilor grași, precum și la un procedeu de obținere a biopesticidului respectiv. Biopesticidul conform invenției este format dintr-o suspensie de nanoparticule lipidice, constituită din 8...10% în greutate ulei vegetal hidrogenat sau ceară cu punct de congelare 55...86°C, 6...8% în greutate ulei esențial, 2,4...4,6% în greutate substanță tensioactivă cu HLB < 8, 2,6...3,5% în greutate substanță tensioactivă cu HLB > 8,1,7...2,1 % în greutate glicerină, 18...22% în greutate săruri de potasiu ale acizilor grași din ulei vegetal, 0...18,6% în greutate alcool și 35,7...57,8% în greutate apă. Procedeul constă în tratarea uleiului vegetal la temperatura ambiantă cu o soluție de hidroxid de potasiu, în prezența unui cuplu de substanțe tensioactive și a unui solvent, rezultând săruri de potasiu ale acizilor grași de concentrație 30...40%, apoi se încălzește sub agitare ulei vegetal sau

RO 137940 Β1 ceară, ulei esențial, un cuplu de substanțe tensioactive și apă, se răcește controlat ames- 1 tecul, rezultând o suspensie de nanoparticule lipidice solide, nanoparticulele având o coajă formată din ulei vegetal hidrogenat sau ceară și un miez lichid constituit din uleiuri esențiale, 3 iar suspensia se completează cu săruri de potasiu ale acizilor grași.

Principalul dezavantaj al utilizării uleiurilor esențiale ca biopesticid/biofungicid pentru 5 combaterea bolilor este cea a fenomenului de hormeză, respectiv a răspunsului dual în funcție de doză. Diferența dintre dozele aplicate uzual pentru combaterea bolilor plantelor și 7 dozele fitotoxice este relativ mică (Abd-ElGawad et al., 2021). Aplicarea repetată (de trei ori la 20 zile), la tomate, a unei formulări pe bază de ulei de eucalipt și rozmarin de tip concen- 9 trat emulsionabil, a determinat o ușoară creștere a producției de tomate, asociată însă cu o scădere a calității recoltei - proporție mai mare de fructe crăpate, fermitate scăzută, conținut 11 de polifenoli scăzut (Chrysargyris etal., 2020).

O soluție la această problemă tehnică este utilizarea unor compuși purtători hidrofobi, 13 în care să fie încorporate uleiuri esențiale și din care să se elibereze treptat doze mici de componente volatile, eficiente contra agenților de dăunare și care să nu fie fitotoxice. 15

R0135145 A0 se referă la o compoziție alcătuită din 88,2-90.2 grame miere polifloră, 8-10 grame amestec de solvenți hidrofobi care conțin 0,4-0, 5 grame acid ferulic și 17 0,016 - 0,02 grame de resveratrol și 1,8 grame chitosan. Compoziția sinergică pe bază de miere, utilizează un chitosan provenit din ciuperci, care are o masă moleculară de 19 260-280 kDa și un grad de deacetilare de 85-88%. Compoziția sinergică pe bază de miere este caracterizată prin aceea că amestecul de solvenți hidrofobi este alcătuit din 75 grame 21 cetil-palmitat și 25 grame acid oleic, sau din trigliceride caprice / caprilice. Procedeul de obținere a compoziției sinergice presupune dizolvarea prin ultrasonicare, timp de 5 min inter- 23 mitent câte 30 s, la o putere de min 400 W, a 5 grame de acid ferulic și a 0,2 grame de resveratrol în 100 grame amestec de solvenți hidrofobi; aducerea peste 882-902 grame de 25 miere a 80 -100 grame de soluție uleioasă de polifenoli și a 18 grame de chitosan, în funcție de activitatea inițială antioxidantă de captare a radicalului DPPH a mierii poliflore, de la 2,4 27 la 2,8 mg echivalent acid ascorbic per 100 grame produs, și omogenizarea prin ultrasonicare timp de 5 min intermitent câte 30 s, la o putere de min 400 W, cu menținerea temperaturii 29 la 30°C Această compoziție sinergică face parte din gama de produse dermatocosmetice.

Brevetul US 11134689 B2 descrie utilizarea unei matrici din ceară și/sau parafină și 31 uleiuri vegetale, în care sunt dizolvate uleiuri esențiale și din care componentele volatile sunt eliberate treptat. O astfel de compoziție nu poate fi aplicată prin pulverizare pe organele plan- 33 telor- pulverizarea fiind principala modalitate de aplicare a tratamentelor în timpul vegetație. Un alt dezavantaj al acestei compoziții este dat de riscul de volatizare a unor componente 35 în timpul încorporării uleiuriloresențialeîn matricea de parafină/ceară fluidizată prin încălzire.

Cererea de brevet US 2021259242 A descrie utilizarea unei suspensii de 1 % parafină 37 pentru formularea uleiurilor esențiale destinate tratării bolilor plantelor. Această cerere de brevet dezvăluie și o soluție tehnică pentru reducerea efectului fitotoxic al uleiurilor esențiale 39 - folosirea unui biostimulant pentru plante, triacontanol (C30-OH). Compoziția este utilizată și pentru tratamentul rănilor rezultate în timpul tăierilor pomilor fructiferi și/sau a viței-de-vie. 41 Dezavantajul acestei compoziții este determinat de lipsa de aderență la tăieturi a suspensiei de ulei esențial. Suspensia de ulei esențial este emulsionată în apă prin folosirea laurilsul- 43 fătului de sodiu, un emulsionant care reduce semnificativ fluiditatea suspensiilor. Formularea propusă prin cererea de brevet US 2021259242 A favorizează depunerea pe suprafețe 45 hidrofobe, cum este de exemplu cuticula frunzelor, dar nu aderă pe suprafețele hidrofile, cum sunt de exemplu rănile plantelor provenite din tăieri. De asemenea, un alt dezavantaj al 47 compoziției propuse este stabilitatea redusă datorită conținutului ridicat de apă.

RO 137940 Β1

Cancerul bacterian al plantelor este o boală produsă de tulpini bacteriene care au capacitatea de colonizare genetică a țesuturilor vegetale, prin introducerea plasmidei Ti. Plasmida Ti determină formarea unor țesuturi tumorale (Lacroix & Citovsky, 2019). în prezent, tulpinile bacteriene care produc cancer bacterian sunt incluse în 10 specii clasificate în cadrul genurilor înrudite, Agrobacterium, Rhizobium și Allorhizobium (Flores-Felix et al., 2020).

ADN-ul din plasmida Ti conține două seturi majore de gene funcționale, respectiv genele metabolismului opinelor și oncogenele. Unele oncogene induc biosinteza hormonilor vegetali de tip auxină și citochinină, în timp ce alte oncogene cresc sensibilitatea țesutului vegetal la acești hormoni (Tzfira & Citovsky, 2007). Nivelurile ridicate de auxină și citochinină și sensibilitatea crescută a țesuturilor vegetale la acești hormoni stimulează diviziunea celulară necontrolată și rapidă, ceea ce duce la producerea de țesuturi tumorale asemănătoare unor gale supradimensionate (Gohlke & Deeken, 2014). O a doua clasă de gene funcționale induce biosinteza opinelor derivate din carbohidrați și aminoacizi, care acționează ca sursă unică de carbon, energie și azot pentru agrobacteriile prezente în țesutul tumoral. Agrobacteriile sunt sigurele organisme capabile să metabolizeze opinele. Prin existența opinelor se favorizează delimitarea unui habitat prielnic dezvoltării preponderente a patogenilor biotrofi purtători de gene Ti (Gonzalez-Mula et al., 2019).

Uleiurile esențiale și-au dovedit eficacitatea în limitarea dezvoltării diferitelor tulpini de agrobacterii tumorigene, încadrate taxonomic în diferite genuri (El-Zemity et al., 2008; Habbadi et al., 2018). Mecanismul de acțiune al uleiurilor esențiale implică distrugerea sistemului de membrane celulare ale agrobacteriiior tumorigene ca urmare a formării speciilor reactive de oxigen (Lee et al., 2020).

Pentru o combatere eficientă a cancerului bacterian este necesar ca uleiurile esențiale să acționeze nu numai asupra bacteriilor oncogene, dar și asupra țesuturilor vegetale. A fost dovedit efectul uleiurilor esențiale de stimulare a răspunsului de reparare a rănilor și de amplificare a producerii de acid jasmonic (Vega-Văsquez et al., 2021). Rănile sunt poarta de intrare a agrobacteriiior pentru colonizarea genetică a țesuturilor vegetale și formarea tumorii, iar acidul jasmonic acționează în disonanță cu auxinele și citochininele, limitând sensibilitatea țesuturilor vegetale la acești hormoni (Jangetal., 2020).

Pentru o combatere eficientă a cancerului bacterian este deci necesară o compoziție de uleiuri esențiale care să adere la suprafața rănii rezultate prin tăiere și să o sigileze formând o peliculă. Din această peliculă eliberarea componentelor uleiurilor esențiale trebuie să se realizeze atât spre exterior, pentru a preveni contaminarea cu agrobacterii, cât și spre interior, pentru a eradica agrobacteriile eventual prezente, a stimula vindecarea rănii și a reduce sensibilitatea la auxine și citochinine datorită stimulării producerii de acid jasmonic.

Pentru a simplifica utilizarea în practică a respectivei compoziții de uleiuri esențiale ideal ar fi aplicarea prin pulverizare concomitent cu tăierea. O astfel de aplicare este posibilă prin utilizarea unor dispozitive de tăiere care au asociate dispozitive de stropit atașate - cum este de exemplu dispozitivul protejat prin brevetul EP 0259478 B1.

Atașarea de suprafața rănii și formarea unei pelicule sigilante presupune formarea unui hidrogel adeziv, urmată de maturarea/uscarea acestuia. Vâscozitatea ridicată, specifică hidrogeluiui, nu este însă compatibilă cu aplicarea prin stropire.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția este de a realiza o compoziție care să fie hidrogel vâscos în recipientele asociate dispozitivelor de tăiere și pe suprafața țintă a rănii și fluide ușor pulverizabile în momentul aplicării pulverizării.

Este un alt obiectiv al acestei invenții de a descrie o compoziție care să fie ușor pelicuzabilă, sigilând astfel suprafața rănii.

RO 137940 Β1

Este un alt obiectiv al acestei invenții de a descrie o compoziție sub formă de emulsie 1 din care să se elibereze treptat componentele uleiurilor esențiale.

Compoziția conform invenției este alcătuită din 73,2. ..75,4% miere polifloră, 16...18%3 amestec compuși hidrofobi alcătuiți din 67,5% cetil-palmitat, 22,5% acid oleic și 10% amestec 1:1 ulei esențial de cimbru și ulei esențial de scorțișoară, și 8,6...8,8% chitosan5 provenit de la ciuperci, care are o masă moleculară de 260...280 kDa și un grad de deacetilare de 85...88%.7

Procedeul de obținere a compoziției pe bază de uleiuri esențiale pentru combaterea cancerului bacterian al plantelor implică următoarele etape:9

- realizarea unui amestec de 1 parte ulei esențial de cimbru și 1 parte ulei esențial de scorțișoară;11

- dizolvarea prin uitrasonicare, timp de 5 min intermitent câte 30 s, la o putere de min 400 W, a 10 părți amestec ulei esențial în 90 părți amestec compuși hidrofobi format din 67,513 părți cetil-palmitat și 22,5 părți acid oleic, părțile fiind exprimate în grame;

- aducerea peste 73,2...75,4 părți de miere a 16...18 părți soluție de uleiuri esențiale 15 în cetil-palmitat și acid oleic, și a 8,6...8,8 părți chitosan, părțile exprimate în grame și omogenizarea energică prin uitrasonicare timp de 5 min intermitent câte 30 s, la o putere de min 17 400 W, cu menținerea temperaturii la 30°C;

Compoziția rezultată se utilizează prin diluare cu apă,1 parte compoziție la 1 parte 19 apă.

Prezenta invenție prezintă următoarele avantaje: 21

- prezintă o stabilitate ridicată la păstrare datorită unei activități reduse a apei și a efectului anti-microbian combinat al chitosanului, uleiurilor esențiale și a mierii; 23

- are un comportament de fluid non-newtonian/tixotropic, datorită conținutului ridicat de chitosan, care modifică și comportamentul reologic al mierii poliflore. Datorită caracteristi- 25 cilor tixotropice ale amestecului miere-chitosan compoziția este vâscoasă în condiții normale și devine fluidă în momentul aplicării forței necesare stropirii; 27

- formează după stropire hidrogeluri peliculizabile pe suprafața rănilor rezultate ca urmare a tăierilor;29

- formează o emulsie fază hidrofobă cu ulei esențial în miere, stabilizată de chitosan, din care se eliberează treptat uleiurile esențiale;31

- are o activitate de limitare a dezvoltării agrobacteriilor ridicată, datorită combinării efectului anti-microbian combinat al chitosanului, uleiurilor esențiale și a mierii;33

- stimulează vindecarea rănii rezultate în urma tăierii datorită efectului combinat al uleiurilor esențiale, a mierii și a chitosanului;35

- limitează exudarea rănii datorită conținutului ridicat de zaharuri din compoziția aplicată;37

- reduce sensibilitatea țesutului vegetal la auxine și citochinine datorită acțiunii componentelor uleiurilor esențiale, care stimulează producerea de acid jasmonic, hormon 39 cu acțiune consonantă auxinelor și citochininelor;

- în continuare se prezintă exemple de realizare care ilustrează invenția fără a o 41 limita.

Exemplul 1 43

Se realizează un amestec de o parte ulei esențial de cimbru și o parte ulei esențial de scorțișoară, prin amestecarea a 10 g ulei esențial de cimbru și 10 g ulei esențial de 45 scorțișoară. într-un pahar Berzelius de 250 ml se dizolvă prin uitrasonicare, timp de 5 min intermitent câte 30 s, la o putere de min 400 W, 20 g amestec 1:1 ulei esențial de cimbru și 47

RO 137940 Β1 ulei esențial de scorțișoară în 180 g amestec alcătuit din 135 g cetil-palmitat și 45 g acid oleic. Un exemplu de aparat de ultrasonicare folosit este VibraCell V505 (Sonic, Newtown, CT, SUA). Orice alt echipament de ultrasonicare cu caracteristici echivalente poate fi folosit.

Se iau 732 g miere și se aduc într-un vas de inox de 2 L termostatat. Peste aceste 732 g miere se aduc 180 g soluție uleioasă care conține amestecul de uleiuri esențiale, și 88 g de chitosan. Chitosanul folosit provine din ciuperci și are o masă moleculară de 260...280 kDa și un grad de deacetilare de 85...88%. Se omogenizează prin ultrasonicare timp de 5 min, intermitent câte 30 s, la o putere de min 400 W, menținându-se temperatura sub 30°C.

Compoziția rezultată se păstrează în condiții ferite de căldură, umiditate și lumină excesive. Se utilizează după diluare energică cu apă,1 parte compoziție la 1 parte apă. Soluția diluată se introduce în rezervorul pompei de stropit atașat foarfecilor de tăiere pomi fructiferi/viță-de-vie.

Exemplul 2

Se lucrează ca în exemplul 1, cu următoarele diferențe. Compoziția se realizează din, 754 g miere, 160 g soluție uleioasă care conține amestecul de uleiuri esențiale, și 86 g chitosan.

Bibliografie

Abd-ElGawad, A. M., El Gendy, A. E.-N. G., Assaeed, A. M., A!-Rowaiiy, S. L, Alharthi, A. S., Mohamed, T. A., Nassar, Μ. I., Dewir, Y. H., & Elshamy, A. I. (2021). Phytotoxic effects of plant essential oils: A systematic review and structure-activity relationship based on chemometric analyses. Plants, 10(1), 36.

Chrysargyris, A., Charalambous, S., Xylia, P., Litskas, V., Stavrinides, M., & Tzortzakis, N. (2020). Assessing the Biostimulant Effects of a Novei Plant-Based Formuiation on Tomato Crop. Sustainability, 12(20), Article 8432. htîps://doi.orq/10.3390/su12208432.

El-Zemity, S. R., Radwan, M, A., El-Monam Mohamed, S. A., &Sherby, S. M. (2008). Antibacterial screening of some essential oils, monoterpenoids and novei N-methyi carbamates based on monoterpenoids against Agrobacterium tumefaciens and Erwinia carotovora. Aivhives of Phytopalhology and Plant Proteciion, 41(6), 451-461.

Flores-Felix, J. D., Menendez, E., Peix, A., Garcia-Fraile, P., & Velâzquez, E. (2020). History and current taxonomic status of genus Agrobacterium. Systematic and applied microbiology, 43(1), 126046.

Gohlke, J., &Deeken, R. (2014). Plant responsesto Agrobacterium tumefaciens and crown gali development. Frontiers in Plant Science, 5, 155.

Gonzalez-Mula, A., Lachat, J., Mathias, L, Naquin, D., Lamouche, F., Mergaert, P., & Faure, D. (2019). The biotroph Agrobacterium tumefaciens thrives in tumors by expioiting a wide spectrum of plant host metabolites. New Phytoiogisi, 222(1), 455-467.

Habbadi, K., Meyer, T., Vîaî, L, Gaillard, V., Benkirane, R., Benbouazza, A., Kerzaon, I., Achbani, E. H.L, & Lavire, C. (2018). Essential oils of Origanum compactum and Thymus vulgaris exert a proiective effect against the phytopathogen Allorhizobium vitis. Environmental Science and Pollution Research, 25(30), 29943-29952.

Jang, G., Yoon, Y., & Choi, Y. D. (2020). Crosstalk with jasmonic acid integrates multiple responses in plant deveiopment. International journal of molecular Sciences, 21(1), 305.

RO 137940 Β1

Lacroix, B., & Citovsky, V. (2019). Pathways of DNA Transfer to Plants from 1 Agrobacterium tumefaciens and Related Bacterial Species. In J. E. Leach & S. E. Lindow (Eds.), Annual Review of Phytopathology, Voi. 57, 2019 (Voi. 57, pp. 231-251). 3 https://doi.org/10.1146/annurev-phyto-082718-100101

Lee, J.-E., Jung M., Lee, S.-C, Hun, M.-J., Seo, S.-M., & Park, l.-K. (2020). 5

Antibacterial mode of action of trans-cinnamaldehyde derived from cinnamon bark (Cinnamomum verum) essentiai oii against Agrobacterium tumefaciens. Pesticide 7 biochemistry and physiology, 165, 104546.

Tzfira, T., & Citovsky, V. (2007). Agrobacterium: from biology to biotechnology. 9

Springer Science & Business Media. Vega-Vâsquez, P., Moșier, N. S., & Irudayaraj, J.

(2021). Hormesis-lnducing Essentiai Oii Nanodelivery System Protects Plants against Broad 11 Host-Range Necrotrophs. ACS nano, 15(5), 8338-8349.

Claims (6)

1. RO 137940 Β1

   1 Revendicare
2. 3 Compoziție pe bază de uleiuri esențiale pentru combaterea cancerului bacterian al plantelor, caracterizată prin aceea că, este constituită din 73,2...75,
3. 4% miere polifloră,
4. 5 16...18% amestec compuși hidrofobi alcătuiți din 67,5% cetil-palmitat, 22,5% acid oleic și

   10% amestec 1:1 ulei esențial de cimbru și ulei esențial de scorțișoară, și 8,
5. 6...8,8% chitosan
6. 7 provenit de la ciuperci, cu masă moleculară de 260...280 kDa și un grad de deacetilare de 85...88%.

   Editare și tehnoredactare computerizată - OSIM Tipărit la Oficiul de Stat pentru Invenții și Mărci sub comanda nr. 394/2024