RU2802756C1 - Полисахаридная клеевая основа для адзегии агропрепаратов при обработке сельскохозяйственных культур - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ получения культуральной жидкости, которая предназначена для получения клеевой основы, согласно которому в питательную среду, образованную смешиванием мелассы, являющейся отходом сахарного производства, и молочной сыворотки, являющейся отходом молочной промышленности, взятых в соотношении 1:2, добавляют иннокулят, содержащий микроорганизм Leuconostoc mesenteroides в количестве 10%, к объему засеваемой питательной среды. Далее полученную смесь культивируют при температуре 21-25°С в течение 80-94 ч в статических условиях, анаэробно. Изобретение позволяет утилизировать отходы молочной и сахарной промышленности с получением экологически чистой культуральной жидкости, которая предназначена для получения клеевой основы.

Description

Изобретение относится к области получения клея, применяемого в сельскохозяйственной отрасли.

Известна клеевая композиция, содержащая полисахариды, глицерин, борную кислоту. В качестве полисахаридов используют культуральную жидкость, полученную из мелассы или патоки, являющихся отходом сахарного производства, с помощью микроорганизма Leuconostoc mesenteroides при следующем соотношении компонентов, мас. %: культуральная жидкость 97,3-97,85; глицерин 2-2,5; борная кислота 0,15-0,2. При этом культуральную жидкость получают путем добавления в водный раствор мелассы или патоки, являющихся отходом сахарного производства, микроорганизма Leuconostoc mesenteroides, культивирования при температуре 24-26°С в течение 22-24 ч с последующим выпариванием объема полученной культуральной жидкости до необходимой консистенции (RU №2211234, МПК⁷ C09J 105/02, опубл. 27.08.2003 г.). Недостатком известной композиции является то, что она многокомпонентная и что культуральная жидкость требует дополнительного упаривания, что приводит к усложнению технологии получения клеевой композиции и к дополнительным энергозатратам.

Известен способ получения клеевой композиции, содержащей борную кислоту и культуральную жидкость, включающий перемешивание компонентов, при этом культуральную жидкость получают путем добавления в питательную среду, образованную разбавлением мелассы или патоки, являющихся отходами сахарного производства, пахты, являющейся отходом молочной промышленности, и барды, являющейся отходом спиртовой промышленности, в соотношении 1:1:3, среды, содержащей микроорганизм Leuconostoc mesenteroides, и культивировании при температуре 24-26°С в течение 24-48 ч. При этом клеевая композиция содержит следующее соотношение компонентов, мас. %: культуральная жидкость 99,85-99,8; борная кислота 0,15-0,2 (RU №2343176, МПК: C09J 105/02, C09J 7/04, C09J 199/00, опубл. 10.01.2009 г.). Данная композиция выбрана в качестве прототипа. Недостатком известной композиции является достаточно высокая себестоимость, а также недостаточные клеящие свойства и многокомпонентность.

Технический результат направлен на получения культуральной жидкости, обладающей сниженной себестоимостью при производстве, увеличенных клеящих способностях и расширении области применения культуральной жидкости в качестве экологически нетоксичной клеевой основы.

Для достижения указанного технического результата предложен способ получения культуральной жидкости, которая предназначена для получения клеевой основы, согласно которому в питательную среду, образованную смешиванием мелассы, являющейся отходом сахарного производства и молочной сыворотки, являющейся отходом молочной промышленности, взятых в соотношении 1:2, добавляют иннокулят, содержащий микроорганизм Leuconostoc mesenteroides в количестве 10%, к объему засеваемой питательной среды, далее полученную смесь культивируют при температуре 21-25°С в течение 80-94 ч в статических условиях, анаэробно.

Из уровня техники известно, что для того, чтобы средства равномерно распределялись и как можно дольше оставались на растении в него добавляют «прилипатели». Они активно используются в растениеводстве для увеличения эффективности средств защиты растений и уменьшения норм внесения пестицидов и удобрений. Сейчас на агрорынке появилось много поверхностно-активных веществ (ПАВ), и они имеют между собой отличия.

ПАВ (поверхностно-активные вещества) или «прилипатели» - увеличивающие эффективность действия удобрений, фунгицидов, гербицидов и инсектицидов. Простыми словами, это препарат, помогающий средствам защиты растений равномерно распределяться и как можно дольше оставаться на поверхности растения, то есть «прилипать» и от этого они получили свое народное название. Прилипатели благодаря своим свойствам сохраняют влагу в растении, служат защитным барьером от влияния негативных погодных факторов (засуха), после дождя остается на листе, что предупреждает вторичную обработку после дождя, и защищает от вредоносных организмов. ПАВ обычно вносят в баковой смеси с пестицидами и удобрениями.

К самым экологически чистым относятся биоприлипатели, созданные на основании полисахаридов. Промышленность производит ПАВ таких видов: неионизирующие. аминоактивные, катионоактивные. Однако в сельском хозяйстве применяют только неонизирующиеся поверхностно-активные вещества, остальные используются в бытовой химии.

Данная культуральная жидкость имеет огромную ценность для сельскохозяйственной отрасли, поскольку является биоразлагаемым, нетоксичным веществом, подходящим для всех видов культур: зерновых, зернобобовых, кормовых, масличных, эфиромасличных, овощных, лекарственных, цветочных, плодовых, ягодных, декоративных, а также для картофеля, сахарной свеклы и винограда. Благодаря липкогенным свойствам способствует удержанию влаги, сокращает частоту обработки растений и защищает почву от вымывания полезных веществ.

Культуральная жидкость имеет способность при опрыскивании образовывать воздухопроницаемую сетчатую пленку на поверхности растений, которая способствует лучшему прилипанию и закреплению агропрепаратов на поверхности растений, пролонгирует и усиливает их эффективность при снижении дозы до 30% и смягчает стресс от их воздействия. Улучшает смачиваемость и увеличивает площадь контакта действующего вещества препарата с листовой поверхностью, удерживает влагу и защищает от химических и солнечных повреждений.

В качестве питательной среды используются отходы пищевых производств (тростниковая или свекловичная меласса - отход сахарного производства и молочная сыворотка - отход молочной промышленности), а не дорогостоящие регламентированные питательные среды. В качестве микроорганизма, нарабатывающего экзополисахариды, обладающие клеящей способностью, применен Leuconostoc mesenteroides subsp. Mesenteroides, адаптированный к мелассной среде.

Микроорганизм Leuconostoc mesenteroides subsp. mesenteroides относится к молочнокислым бактериям, синтезирующим из сахарозы экзополисахарид декстран. Синтез декстранов происходит вне клетки микроорганизма на среде с сахарозой и катализируется декстрансахаразой. Этот фермент катализирует превращение сахарозы в полимер глюкозы - декстран с одновременным отщеплением фруктозы. Декстран обладает высокой клеящей способностью, нетоксичен, полностью безопасен и биоразлагаем.

Меласса, являющаяся отходом сахарного производства, представляет собой густую темно-коричневую жидкость, которая содержит в своем составе 25-40% сахарозы, минеральные вещества и др.

Сыворотка, являющаяся отходом молочной промышленности, представляет собой жидкость зеленоватого цвета, содержащую комплекс белков, минеральных веществ и витаминов.

Описание способа получения культуральной жидкости.

Для выращивания культуры микроорганизмов Leuconostoc mesenteroides используют регламентированную среду следующего состава: KCl 0,1 г, MgSO4 0,1 г, KH2PO4 1,0 г, Na2HPO4 2,5 г, NH4Cl 0,5 г, Соль Мора безводная 0,01 г, Парааминобензойная кислота 0,05 г, Пептон мясной 0,2 г, Сахароза 140,0 г, Вода дистиллированная 1000 мл; все компоненты среды хч (химически чистые) или чда (чистые для анализа).

Каждый компонент предварительно растворяют отдельно в дистиллированной воде и смешивают - для предотвращения выпадения осадка. Потом доливают до 1 л дистиллированной водой и доводят рН до 7,0 с помощью 1 н H2SO4 и 1 н NaOH. Смесь доводят до кипения. Получившуюся среду разливают по 100 мл в колбы объемом 250 мл с ватно-марлевыми пробками (чтобы объем раствора составлял не более 1/2 от объема колбы) и стерилизуют в автоклаве в течение 15 минут при 115°С. В остывшую до 24°С среду высевают микроорганизмы и культивируют 24 часа при температуре 21-25°С. В результате получаем инокулят, состоящий из выращенной культуры микроорганизмов Leuconostoc mesenteroides на регламентированной среде.

Характеристики инокулята: количество микроорганизмов 1*108 в 1 мл; оптическую плотность на спектрофотометре при длине волны 660 нм в кювете с шириной слоя 10 мм 0,19-0,25.

Для получения культуральной жидкости, сначала подготавливают питательную среду. Мелассу, являющуюся отходом сахарного производства, смешивают с сывороткой, являющейся отходом молочной промышленности, соответственно в соотношении 1:2, рН среды доводят до 6,0 с помощью 1 н H2SO4 и 1 н NaOH, разливают по 900 мл в колбы объемом 2 л с ватно-марлевыми пробками и автоклавируют в течение 15 минут при температуре 115°С. В остывшую до 21-24°С подготовленную среду вносят 10% (к объему засеваемой питательной среды) подготовленный инокулят, содержащий микроорганизмы Leuconostoc mesenteroides выращенные на регламентированной среде. Далее полученную смесь культивируют при температуре 21-25°С в течение 80-94 ч в статических условиях.

Характеристики культуральной жидкости: содержание декстрана 25-30 г/л.

Экспериментальным путем установлен состав питательной среды - соотношение мелассы и молочной сыворотки 1:2, условия культивирования - при температуре 21-25°С в течение 80-94 ч в статических условиях.

В подтверждение адгезивных свойств культуральной жидкости проведены различные эксперименты.

В лабораторных условиях для проведения эксперимента использовали гладкие листья комнатного растения Пеперомия магнолиелистная (Peperomia magnoliaefolia). Обработку листьев водным раствором культуральной жидкости проводили путем опрыскивания. Для сравнения взяли полимер полиакриламид, который входит в состав ряда прилипателей синтетического происхождения в качестве пленкообразователя. Также в качестве сравнения использовали «Липосам» (полисахарид) - продукцию компании «БТУ-Центр» (Украина), который является основным конкурентом на рынке биоприлипателей.

Схема опыта:

1. Контроль (обработка водой)

2. Культуральная жидкость основа 1%

3. Полисахаридная клеевая основа 0,5%

4. Полисахаридная клеевая основа 0,25%

5. Полиакриламид

6. Липосам

В ходе эксперимента было выявлено, что раствор культуральной жидкости в разных концентрациях показал равномерное (мелкодисперсное) распределение по поверхности гладких листьев. По сравнению с контрольным вариантом капли испытуемого раствора лучше удерживались на поверхности листьев после их переворачивания, даже крупные и более тяжелые. При минимальной концентрации (0,25%) раствор культуральной жидкости сохранил свои агдезивные свойства не только после переворачивания, но и после встряхивания листьев. Логично предположить, что данные свойства раствора культуральной жидкости проявятся и на опушенных листьях.

При обработке раствором полиакриламида и липосамом в рекомендуемой производителем концентрации обнаружено, что раствор был очень липким, через 2-3 минуты после обработки капли соединялись вместе и покрывали лист в виде пленки. При переворачивании листа крупные капли стекали с поверхности.

Также были проведены полевые эксперименты с целью оценки эффективности культуральной жидкости при обработке растений и оценке снижения нормы расхода пестицидов.

Эксперимент проводился на полях с яровой пшеницей сорта «Иргина». Применены гербициды в баковой смеси: «Балерина» (р.н.п. 10 л/30 га). «Мортира» (р.н.п 1,5 кг/30 га), «Фокстрот Экстра» (р.н.п. 0,4 л/га). Биологическая эффективность после химической обработки при дозировке 0,8 л/га биоприлипателя и сниженной нормы гербицидов до 75% от р.н.п. по снижению засоренности значительно отличается от контроля и составила 50%, по озерненности колоса и качественных показателях зерна (белок, клейковина) находился на уровне контроля.

Подтверждена возможность использования культуральной жидкости на защитных авиационных обработках полевых и древесных культур. Для выполнения исследовательских полетов использовался серийный самолет Ан-2, оборудованный штатным опрыскивателем ОС-1М. Авиационное опрыскивание выполнялось с нормой расхода рабочей жидкости 25 л на 1 га. По результатам летных исследований установлено, что при добавлении в рабочую жидкость культуральной жидкости в концентрации 0,2 - 0,3% наблюдалось локальное улучшение отдельных агротехнических показателей внесения рабочих жидкостей по сравнению с эталоном (техническая вода); применение баковых смесей культуральной жидкости (0,2%) с гербицидом Гранстар Мега, ВДГ (30 г/га) и инсектицидом Клонрин, КЭ (0,09 л/га) не оказывало негативного влияния на характерные показатели авиационного внесения этих рабочих жидкостей, эффективность применения культуральной жидкости эквивалентна эффективности раннее проводимых авиаобработок с прочими поверхностно-активными веществами.

1) выполнение полетов самолетом Ан-2 на штатных рабочих режимах (скорость полета 150 км/ч, ширина рабочего захвата 30 м, высота полета - 5 м на посевах озимой пшеницы и 10 м над древесной растительностью) при внесении рабочих жидкостей на базе баковых смесей различных пестицидов (Гранстар Мега, ВДГ и Клонрин, КЭ) с объемной концентрацией биоприлипателя.

Проведены эксперименты в тепличных условиях для обработки 3 га огурца удобрениями, в результате эксперимента было выявлено, что при концентрации культуральной жидкости 1 л на 1 тонну раствора удобрений является наиболее эффективным. При этом рабочий раствор с применением культуральной жидкости лучше растекается и занимает большую поверхность листа, поэтому смачивание листовых пластинок максимальное. В результате меньший дефицит микроэлементов наблюдался именно на тех площадях, где была добавлена культуральная жидкость при обработке.

На основании полученных при выполнении экспериментов результатов доказана клеящая и смачивающая способность культуральной жидкости, не уступающая аналогам. Ведущими агрономами рекомендовано применения культуральной жидкости в качестве прилипателя для выполнения наземных и авиационных обработок сельскохозяйственных культур и лесных угодий как в целях защиты, так и для подкормки растений.

Себестоимость культуральной жидкости снижена за счет использования отходов пищевой промышленности.

Также выявлено, что заявленная культуральная жидкость обладает клеящей способностью по любому целлюлозосодержащему сырью, чего не выявлено у прототипа.

Использование предлагаемой культуральной жидкости будет способствовать рациональному использованию образующихся вторичных ресурсов, а также позволит расширить область применения культуральной жидкости.

Claims (1)

1. Способ получения культуральной жидкости, которая предназначена для получения клеевой основы, характеризующийся тем, что в питательную среду, образованную смешиванием мелассы, являющейся отходом сахарного производства, и молочной сыворотки, являющейся отходом молочной промышленности, взятых в соотношении 1:2, добавляют иннокулят, содержащий микроорганизм Leuconostoc mesenteroides в количестве 10%, к объему засеваемой питательной среды, далее полученную смесь культивируют при температуре 21-25°С в течение 80-94 ч в статических условиях, анаэробно.