Способ приготовления биологически активного препарата из экстракта чистотела (Chelidonium majus L.) и использование полученного продукта
METHOD FOR MAKING BIOLOGICALLY ACTIVE PREPARATION FROM EXTRACT OF CELANDINE (CHELIDONIUM MAJUS L.) AND USE OF RESULTING PRODUCT

Область применения
Предлагаемое изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано при приготовлении биологически активных препаратов из экстракта чистотела (БАП - ЭЧ) в различных областях научной и хозяйственной деятельности, в том числе в сельском хозяйстве.
Уровень техники
Известно описание способа получения биологически активных препаратов из растений, отличных от чистотела (патент РФ 2607013, МПК A01N 65/08 (2009.01), B01D 11/02 (2006/01), опубликовано 10.011.2017 Бюл. №1). Способ описывает обработку свежего растительного материала кипящей водой, 2-кратное нагревание экстракта с растительной массой до 60-70°С через каждые 20 часов с последующим охлаждением и ферментацией без проведения процесса брожения. Полученные продукты обладали рост стимулирующей активностью при обработке семян и выращивании растений в условиях стресса. Однако данные о ростовой активности полученных препаратов в нормальных, не стрессовых условиях не приводятся.
Недостатком данного способа является обработка растительной свежей массы кипящей водой, 2-кратный нагрев экстрактов с растительной массой до 60-70°С через каждые 20 часов, ферментация без брожения, упаривание экстрактов методом кипячения до смолообразного состояния.
Описан еще способ получения биологически активного препарата из зверобоя как стимулятора роста озимой пшеницы на основе ферментирования растительного сырья энзимами молочной сыворотки (патент RU 2280362 С2, МПК A01N 65/00 (2006.01), опубликовано 27.07.2006. Бюл. №21). Изобретение состоит в том, что растительный экстракт зверобоя продырявленного подвергают ферментации при 35-50°С с добавлением молочной сыворотки при массовом соотношении 1:1-1:2 с последующей термоденатурацией балластных белков, отделением их центрифугированием и стерилизацией препарата автоклавированием.
Недостаток этого способа заключается в том, что для получения стимулятора роста озимой пшеницы производят ферментацию растительных экстрактов энзимами молочной сыворотки, термоденатурацию балластных белков, отделение их центрифугированием, стерилизацию препарата автоклавированием.
Самым близким по технической сущности и достигаемому эффекту является аналог, принятый нами за прототип предлагаемому изобретению, является способ производства растительного препарата по патенту SU 957563 А1
(http://patents.su/6-957563-sposob-pererabotki-rastitelnykh-substratov.html). По этому способу солому злаков измельчают, помещают в стеклянные сосуды, заливают водопроводной водой, вносят культуру почвенных микроорганизмов и проводят принудительную непрерывную аэрацию воздухом при температуре 15-25°С (Лебедев Г.В. Экотолы. Производство и применение // М.: ФГУП «ВИМИ», 2004.116 с.) Однако, этим способом предварительную обработку семян бобов, гороха и салата не проводили. Недостатком этого способа также являются: использование принудительной аэрации с применением технических средств, внесение почвенных микроорганизмов, автоклавирование или кипячение готового продукта.
Задача изобретения
Разработка способа получения БАП-ЭЧ и изготовление полученного продукта для устранения вышеуказанных недостатков.
Решение задачи
Поставленная задача решается тем, что разработан способ приготовления БАП - ЭЧ и использование полученного продукта, при котором высушенную измельченную надземную часть растений чистотела, собранных в фазе цветения, помещают в сосуд, заливают кипяченой водопроводной водой, проводят кратковременный прогрев водного экстракта с растительной массой при температуре 70-80°С, не доводя до кипения, выдерживают несколько дней без доступа воздуха до получения кислого рН и окончания брожения, далее настаивают при комнатной температуре при периодическом открывании емкости и перемешивании до получения щелочного рН и изменения цвета с желтого до коричневого, отделяют жидкую часть путем фильтрования и далее жидкий полученный продукт хранят при комнатной температуре до использования.
Использование БАП-ЭЧ состоит в замачивании семян салата, гороха и бобов в растворах в течение 1-24 часов.
Перечень иллюстративных материалов.
Таблица 1. Действие БАП-ЭЧ на линейные параметры растений, выращенных в лабораторных условиях.
Примечание: - отличия от контроля значимы на уровне р<0,05.
Таблица 2. Влияние БАП-ЭЧ на линейные и массовые параметры бобов, выращенных в вегетационном домике.
Сокращения: К - коричневые; ЧГ - черные, гнилые; ЧС - черные, сухие; З - зеленые.
Заявленный способ реализуется следующим образом.
Пример. В стеклянную колбу помещают 50 г порошкообразной растительной массы, полученной из высушенной надземной части растений чистотела большого Chelidonium majus L., собранных в фазе цветения, и добавляют 1 л кипяченой водопроводной воды. Колбу помещают в водяную баню на 5-10 минут, не доводя воду в бане до кипения. Температура экстракта составляет 70-80°С. После этого содержимое колбы перемешивают и настаивают в течение 5-10 минут. Затем добавляют кипяченую водопроводную воду до получения конечной концентрации растительной массы в воде 20 г/л. Колбу помещают в водяную баню с температурой воды 60-65°С и выдерживают в ней от 20 до 30 минут (температура экстракта составляла 45-50°С). Измеряют начальный рН полученного экстракта и проводят ферментацию, которая состоит из 2х этапов: 1-й этап проходят без доступа воздуха и продолжается 4 суток, 2-й этап включает ферментацию с естественным доступом воздуха и продолжается 71 день.
За 4 суток ферментации с ограничением доступа воздуха рН экстракта снижается от исходного значения 6,70 до 5,35, ощущается заметный кислый запах содержимого, что может свидетельствовать о закислении среды и наличии брожения.
За 71 сутки аэробной ферментации со свободным естественным доступом воздуха рН экстракта повышается от 5,35 до 8,2. Цвет жидкости сначала желтый, затем по мере увеличения рН становится темно-желтым, а в конце ферментации коричневым.
После 4х суточной выдержки полученного экстракта при 20-25°С в плотно закрытой емкости, в которой происходит брожение содержимого,
крышку с емкости снимают и заменяют несколькими слоями марли, которую прикрывают бумагой для защиты от пыли. Емкость периодически открывают, обеспечивая естественный доступ воздуха, и перемешивают содержимое.
Общая продолжительность ферментации зависит от температуры окружающей среды. В конце ферментации при достижении экстрактом щелочного значения рН (8,1-8,2) содержимое емкости фильтруют, полученный фильтрат помещают в другую емкость, не проводя кипячение или автоклавирование полученного целевого продукта. Емкость с экстрактом прикрывают и хранят не менее 2х лет при комнатной температуре в темном месте без заметной потери биологической активности.
Биотестирование целевого продукта БАП-ЭЧ
Биотестирование целевого продукта проводят посредством предпосевной обработки семян, замачивая их в цельных или разбавленных растворах БАП-ЭЧ.
Объектом исследований служили семена салата посевного Lactuca sativa L., сорт Букет, гороха полевого Pisum arvense L., сорт Флора 2 и кормовых бобов Vicia faba L., сорт Русские черные (таблица 1).
Опыты предварительно были проведены в лабораторных условиях. Обработанные семена растений салата и гороха проращивают 6-9 дней в чашках Петри, семена бобов - в кюветах в течение 6-20 дней. Затем регистрируют изменение ростовых параметров проростков. На 6-ой день развития растений высота гипокотиля у салата увеличилась на 25% (БАП-ЭЧ - 1:10) и 27% (БАП-ЭЧ - цельный), высота эпикотиля у гороха - на 22% (БАП-ЭЧ - цельный), у бобов - на 29% (БАП-ЭЧ - 1:100). После 6-го дня роста увеличения высоты побега не наблюдали. У бобов через 20 дней отмечалось снижение высоты эпикотиля на 23% (БАП-ЭЧ - 1:100). Длина главного зародышевого корня также изменялась. У салата и бобов на 6-ой день отмечалось увеличение длины корня на 17% (БАП-ЭЧ - 1:10) и на 41% (БАП-ЭЧ - 1:10) соответственно. У бобов на 20-й день длина корня увеличилась на 13% (БАП-ЭЧ - 1:100) и 19% (БАП-ЭЧ -1:10). Через 6 и 9 дней у гороха было заметно торможение роста корня. Его длина уменьшилась на 10% (БАП-ЭЧ - 1:10) и 29% (БАП-ЭЧ - цельный).
Последующие опыты проводили в условиях открытого грунта и в вегетационном домике.
В условиях открытого грунта при выращивании в суглинистой почве у растений, выросших из семян гороха, обработанных БАП-ЭЧ (1: 10), было заметно увеличение высоты побега на 25%.
В вегетационном домике выращивали бобы в песчаной культуре, добавляя в сосуды с песком питательную среду Кнопа. У растений, выращенных из семян, обработанных раствором БАП-ЭЧ (1: 100) в течение 1 часа и затем инокулированных эффективным штаммом Rhizobium leguminosarum, наблюдались заметные отличия ростовых параметров от контрольных показателей (таблица 2). В начальный период роста отмечалось торможение линейного роста надземной и подземной части растений и снижение их массы. На 47-й день развития у опытных растений по сравнению с контролем увеличились длина и масса корней (на 45 и 58% соответственно) и масса корневых клубеньков на 8%, а на 57-й день роста - на 33%. Наибольший положительный эффект оказало применение препарата на 120-й день. Растения контрольного варианта начали увядать. Побеги стали сухими, корни черными, начинающими загнивать. Стручки с семенами были черными и сухими (фаза полной спелости). Растения в варианте с БАП-ЭЧ продолжали быть зелеными, у них наблюдалось несколько стеблей. Бобы находились в стадии налива семян. Отмечался значительный прирост длины и массы корней, а также массы побега. Масса клубеньков увеличилась в несколько раз.
Новизной заявляемого способа является то, что впервые разработан оригинальный способ приготовления БАП - ЭЧ для использования полученного продукта на растительных объектах.
Результаты изобретения
При использовании заявляемого способа исключается первоначальная ферментация (брожение) растительного сырья, исключается обработка сырья горячей водой с температурой 90-100°С, продолжительность брожения и аэробной ферментации заметно уменьшается, исключается кипячение или автоклавирование полученного целевого продукта, не используются технические приспособления для принудительной аэрации.
При обработке целевым продуктом семян гороха и салата происходит увеличение высоты побега на 22-27%. Обработка семян бобов БАП-ЭЧ также положительно влияет на ростовые процессы растений, способствуя увеличению их биомассы на 28-42% и массы корневых клубеньков.
Применение в растениеводстве такого агротехнического приема, как предпосевная обработка семян биопрепаратами с целью повышения урожайности имеет большое значение для сельского хозяйства, особенно в связи с проблемой обогащения почвы биологическим азотом в результате фиксации атмосферного азота бобовыми культурами. Предлагаемый нами препарат имеет выраженную биологическую активность на таких растительных объектах как семена и может быть использован в практической работе.