DE69717957T2 - Verfahren zum Schutz landwirtschaftlicher Produkte - Google Patents
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Description
- Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz von Pflanzen oder landwirtschaftlichen Produkten in einer Anlage oder Einrichtung für die Kultivierung landwirtschaftlicher Produkte (im folgenden als "Anlagen" bezeichnet) vor Ungeziefer, Mikroorganismen und pathogenen Mikroben, ein Verfahren zum Einbringen von Aroma in eine Anlage sowie eine für diese Verfahren verwendete Zusammensetzung. Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zum Schutz von Pflanzen in der Anlage vor Ungezieferbefall, wobei schädliche Einflüsse auf den menschlichen Körper gemildert, der Arbeitsaufwand verringert sowie durch organische Substanzen und landwirtschaftliche Chemikalien bedingte unangenehme Gerüche durch die aromatische Wirkung beseitigt werden. Beruhigend wirkt das Verdampfen und Diffundieren einer besonders sicheren Verbindung, die als Hauptkomponente ein flüchtiges Lebensmitteladditiv wie Zimtaldehyd oder ein landwirtschaftliche Chemikalien enthaltendes flüchtiges Material enthält, in einer Anlage für landwirtschaftliche Zwecke, in der ein Warmluftboiler oder eine elektrische Heizplatte enthalten ist.
- Für den Schutz von Pflanzen vor Ungezieferbefall oder pathogenen Mikroben sind bisher Verfahren vorgeschlagen worden, bei denen landwirtschaftliche Chemikalien, Pflanzenschutzmittel oder Aktivatoren mit Wasser verdünnt und dann mittels Hochleistungssprühvorrichtungen oder Nebelmaschinen auf die Pflanzen gesprüht werden, Verfahren, bei denen pulverförmige Materialien wie Stäubemittel versprüht oder verteilt werden, sowie Räucherverfahren unter Einsatz von Räuchermitteln. Allerdings haben diese Verfahren in Bezug auf Effizienz, Sicherheit, Arbeitseigenschaften, Investitionskosten usw. sowohl Vorzüge als auch Nachteile.
- Beispielsweise wird das Verfahren, beidem eine eine landwirtschaftliche Chemikalie oder ein landwirtschaftliches Produkt enthaltende Emulsion mittels einer Hochleistungssprühvorrichtung auf landwirtschaftliche Produkte versprüht wird, in der Form durchgeführt, dass eine landwirtschaftliche Chemikalie (Insektizide, mikrobizide Mittel) in geeigneter Konzentration mit Wasser verdünnt und die resultierende Emulsion auf eine Pflanze gesprüht wird. Auf diese Weise reagiert sie direkt mit dem Schädling und schützt die Pflanze.
- Die Verwendung einer Zimtaldehyd enthaltenden Emulsion zum Schutz von Pflanzen oder landwirtschaftlichen Produkten ist in der japanischen Patentschrift Nr. 32283/1986 und US-A-4,978,686 offenbart.
- Die japanische Patentzusammenfassung Nr. 1,261,303 offenbart ein Mittel zur Bekämpfung von Thysanoptera, das Zimtaldehyd als Wirkstoff enthält. Das Zimtaldehyd wird mit Trägern wie Ethylalkohol, einem Emulgator und anderen Hilfsstoffen vermischt, um ein Mittel in Form eines Öls, einer Emulsion, eines Hydrats oder Pulvers herzustellen. Die Konzentration von Zimtaldehyd im Mittel beträgt 0,1 bis 30 Gew.-% für ein flüssiges Mittel und 0,1 bis 20 Gew.-% für ein Pulver oder Granulat.
- Auf S. 220 der Datenbank Cropu STN-International STN-Accession Nr. 91,87493, Mitt. Biol. Bundesanstalt. Landforstwirtsch. Nr. 266, 1990, ist ein Verfahren zum Schutz von Begonien und Cerealien vor Schimmel und der Bohnenrostkrankheit in Gewächshäusern offenbart, bei dem Zusammensetzungen aus Senföl und Zimtaldehyd unter Gasphasenbedingungen verwendet werden.
- Die japanische Patentzusammenfassung Nr. 5,139,924 offenbart ein Mittel zur Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten, das einen Extrakt aus einer oder mehreren natürlichen Aromakomponenten, z. B. Zimt oder Nelken enthält.
- Chemical Abstract Nr. 134151 offenbart die Verwendung des Lebensmitteladditivs Abion CA (Zimtaldehyd) bei der Bekämpfung von Pseudomonas solanaceareem an Tomaten als Bodenfungizid.
- WO 97/35471 beschreibt Verfahren und Zusammensetzungen auf der Basis natürlicher Verbindungen, darunter Balsam, Zimtaldehyd, α-Hexylzimtaldehyd und Coniferylaldehyd. Die Zusammensetzungen sind bei Konzentrationen, die für die behandelte Wirtspflanze nicht phytotoxisch sind, wirksam gegen pathogene Pilze, Spinnen und Insekten. Man kann den Befall verschiedener Pflanzenteile behandeln, darunter Blätter, Samen, Setzlinge, Früchte, Blüten und Wurzeln. Anfällige Organismen umfassen Rost, staubenden Schimmel, Botrytis, Phylloxera, Blattläuse, Motten, Thripsen, Nematoden und Hüpfer.
- Im allgemeinen heißt es, dass landwirtschaftliche Produkte in Anlagen abhängig von den Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit, Licht und den Bedingungen zur Verbesserung der Pflanzen anfällig für den Befall durch pathogene Mikroben oder Ungeziefer sind. Daher hat man pathogene Mikroben oder Ungeziefer durch Behandlung mit landwirtschaftlichen Chemikalien oder Pflanzenaktivatoren bekämpft, aber man kann nicht behaupten, dass diese Verfahren des Standes der Technik in Bezug auf Arbeitsaufwand, Investitionskosten, Sicherheit, Wirkung, Ausrottung sowie Verhinderung unangenehmer Gerüche zufriedenstellend wären.
- Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Schutz landwirtschaftlicher Produkte oder Pflanzen zur Verfügung zu stellen, bei dem die eingesetzten Mengen an landwirtschaftlichen Chemikalien gesenkt werden können, der Einfluss der landwirtschaftlichen Chemikalien auf die Umwelt und den menschlichen Körper vermindert wird und der Arbeitsaufwand für die Behandlung sowie die Investitionskosten verringert werden können.
- Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Emulsionszusammensetzung für den Schutz landwirtschaftlicher Produkte oder Pflanzen zur Verfügung zu stellen, die als Aromamittel in einer Anlage zur Kultivierung landwirtschaftlicher Produkte effektiv ist, sehr sicher ist und einen charakteristischen Geruch hat, weil ihre Hauptkomponente ein Lebensmitteladditiv und ein Duftstoff ist, und die außerdem ausreichend wirksam gegen unangenehme Gerüche ist.
- Gelöst werden diese Aufgaben durch ein Verfahren zum Schutz landwirtschaftlicher Produkte, welches das Erwärmen einer ein flüchtige Lebensmitteladditiv enthaltenden Zusammensetzung in einer Anlage zur Kultivierung landwirtschaftlicher Produkte umfasst. Dadurch werden das Mittel in der Anlage verdampft und diffundiert und Mikroben ausgerottet, eine Sterilisierung durchgeführt, ein Schutz vor Ungeziefer erreicht und die Anlage aromatisiert.
- Die Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend beschriebenen Probleme des Standes der Technik zu lösen. Das Merkmal der Erfindung besteht darin, dass man in den Pflanzen eine niedrige Ungezieferdichte aufrechterhält und die Entwicklung von Schädlingen auf einfache Weise dadurch unterdrückt, dass man eine Zimtaldehyd und mindestens eine aus Hinokitiol, Allylsenfölen und Knoblauchextrakten ausgewählte Komponente behandelt. Dazu wird ein Warmluftdampfkessel oder eine elektrische Heizplatte, die bereits in der Anlage installiert ist, verwendet. Auch ein Elektro- oder Ölofen bzw. ein Befeuchter vom erwärmenden Typ für Gewächshauspflanzen kann verwendet werden.
- Die vorstehend beschriebenen Aufgaben der Erfindung können durch folgendes erfindungsgemäßes Verfahren bzw. die folgenden Zusammensetzungen und ihre bevorzugten Ausführungsformen gelöst werden.
- Die Erfindung offenbart ein Verfahren zum Schutz landwirtschaftlicher Produkte in einer Anlage für deren Kultivierung durch Vertilgen von Mikroben, Sterilisieren und Schützen gegen biologische Schädlinge und Zufügen eines Aromas zu der Anlage, welches das Erwärmen einer Emulsionszubereitung, umfassend einen Emulgator, Zimtaldehyd und mindestens ein Element, ausgewählt unter Hinokitiol, Allylsenfölen und Knochlauchextrakten, durch einen Warmluftdampfkessel oder eine elektrische Heizplatte für die Landwirtschaft in der Anlage umfasst.
- In einer bevorzugten Ausführungsform haben die flüchtigen Lebensmitteladditive eine Konzentration von 0,05 bis 0,5 ppm in der Luft der Anlage.
- Die beim vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Emulsionszusammensetzung enthält Zimtaldehyd (ungiftiges Material der chemischen Formel C&sub9;H&sub8;O, das in einem offiziellen Dokument als Duftstoff und Lebensmitteladditiv offenbart ist) und mindestens eine Komponente, ausgewählt aus Hinokitiol (Lebensmitteladditiv der Molekularformel C&sub1;&sub0;H&sub1;&sub2;O&sub2;, das in großen Mengen in einem Holz der Hinoki-Familie oder in Hinoki hiba arborvitae der Gattung Hiba arborvitae in Japan enthalten ist), Allylsenfölen (Lebensmitteladditiv der Molekularformel C&sub4;H&sub5;NS, das als Hauptkomponente in Wasabiölen oder Senfölen enthalten ist) sowie Knochlauchextrakten.
- Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die vorstehend beschriebene Zusammensetzung zu einer Emulsion umgewandelt, die mit Wasser oder einem Lösungsmittel verdünnt ist, in der Nähe einer Warmluft ausströmenden Öffnung eines in der Anlage zur Kultivierung landwirtschaftlicher Produkte installierten Warmluftdampfkessels platziert, z. B. in einem Gewächshaus aus Vinylkunststoff oder Plastikfolie, und dann durch die Warmluft des Dampfkessels verdampft, diffundiert und gleichmäßig in der Anlage verteilt. Die Temperatur nahe der Öffnung, aus der die Warmluft strömt, beträgt üblicherweise 20 bis 50ºC, vorzugsweise 40 bis 43ºC und die Konzentration der flüchtigen Komponenten in der Luft beträgt 0,05 bis 0,5 ppm, vorzugsweise 0,1 bis 0,3 ppm.
- Die elektrische Heizplatte besteht aus einer Anzahl von Heizplatten, um die Verdampfung der flüchtigen Komponenten zu beschleunigen und die natürliche Luftbewegung in der Anlage auszunutzen, um das Lebensmitteladditiv darin zu verteilen. Die vorstehend beschriebene Konzentration der flüchtigen Komponenten in der Luft kann dadurch erreicht werden, dass man die Anzahl der Platten und die Temperatur entsprechend steuert.
- Die im erfindungsgemäßen Verfahren zum Schutz landwirtschaftlicher Produkte verwendete Emulsion wird vorzugsweise in Form einer Emulsion vom Typ Öl-in- Wasser verwendet, die Zimtaldehyd und mindestens eine Komponente, auswählt aus Hinokitiol (Extrakt; Hauptkomponente: Tuyapricin), Allylsenfölen (auch als Allylisothiocyanat bekannt) und Knochlauchextrakten (Liliaceae allium sativum, erhalten durch Extrahieren von Knoblauchknollen mit einem organischen Lösungsmittel). Diese Komponenten können in der Emulsion einzeln oder in Kombination verwendet werden, vorzugsweise in einer Konzentration von 15 bis 30 Gew.-%, stärker bevorzugt 20 bis 25 Gew.-%. Wenn nichts anderes angegeben ist, handelt es sich jeweils um Gewichtsprozent.
- Beispielsweise vermischt man 20% Zimtaldehyd, 5% Polyoxyethylenpolyoxypropylenglycol, 5% Ölsäure und 70% Wasser durch Rühren mit hoher Geschwindigkeit, wobei man einen Rührer verwendet, der mit 3600 bis 1500 U/min rotiert, um eine Emulsion vom Typ Öl-in-Wasser herzustellen. Die auf diese Weise erhaltene Emulsion wird entsprechend mit Wasser verdünnt (üblicherweise 10 bis 20 mal), um eine antimikrobielle Wirkung gegen verschiedene Pflanzenmikroben und einen Schutzeffekt gegen Ungeziefer zu erzielen.
- Von den vorstehend beschriebenen Lebensmitteladditiven ist Zimtaldehyd eine Verbindung mit der Molekularformel C&sub9;H&sub8;O, einem Molekulargewicht von 132,16, einer relativen Dichte von 1,056, einem Siedepunkt von 252ºC (bei 760 mmHg, teilweise zersetzt) und 128 bis 130ºC (bei 20 mmHg), sowie einem Schmelzpunkt von -7ºC. Sie ist eine transparente farblose bis hellgelbe Flüssigkeit mit einem Zimtaroma. Sie wird als Lebensmitteladditiv bezeichnet und ist bereits verbreitet als Aromastoff für Lebensmittel, Gewürze und Medikamente eingesetzt worden. Hinokitiol besteht aus weißen bis hellgelben Kristallen oder kristallinem Pulver mit einem besonderen Geruch und der Molekularformel C&sub1;&sub0;H&sub1;&sub2;O&sub2;, einem Molekulargewicht von 164,20 und einem Schmelzpunkt von 48 bis 52ºC. Sein extrahiertes Produkt wird neben chemischen synthetischen Materialien in der Liste der Lebensmitteladditive geführt und ist bereits in Lebensmitteln eingesetzt worden. In der Erfindung wird das extrahierte Produkt vorzugsweise verwendet, nachdem es in einem Alkohol aufgelöst wurde, und zwar vor allem Ethanol in der fünf bis zehnfachen Gewichtsmenge.
- Allylsenföl (Allylthioisocyanat) ist eine durchsichtige weiße bis hellgelbe ölige Flüssigkeit mit der Molekularformel C&sub4;H&sub5;NS, einem Molekulargewicht von 99,16, einer relativen Dichte von 1,018 bis 1,023 und einem Siedepunkt von 148 bis 154ºC; es hat einen eigentümlichen stimulierenden Geruch. Es bildet die Hauptkomponente in einem etherischen Wasabi- oder Senföl, das als Lebensmitteladditiv ausgewiesen ist und bisher überwiegend als Gewürz oder Medikament verwendet wurde. Knoblauchextrakte sind in Form eines Öls, einer Paste, eines Pulvers etc. erhältlich, indem man Knoblauchknollen mit einem organischen Lösungsmittel extrahiert. Sie sind in der Liste der Lebensmitteladditive neben chemischen synthetischen Materialien als Zubereitungsmittel aufgeführt.
- Um das vorstehend beschriebene Lebensmitteladditiv zu emulgieren, verwendet man bevorzugt Polyoxyethylenpolyoxypropylenglycol oder Ölsäure als Emulgator.
- Die Erfindung wird jetzt anhand folgender Beispiele veranschaulicht, jedoch nicht eingeschränkt.
- Ein Gemisch aus 20% Zimtaldehyd, 10% Emulgator (5% Polyoxyethylenpolyoxypropylenglycol, 5% Ölsäure) und 70% Wasser wurde gerührt und mit einem Hochleistungsrührer 5 Minuten emulgiert (A).
- Ein Gemisch aus 19% Zimtaldehyd, 0,1% Hinokitiol (Extrakt), 1% Knoblauchextrakten, 10% des vorstehend beschriebenen Emulgators und 69,9% Wasser wurde gerührt und mit einem Hochleistungsrührer 5 Minuten emulgiert (B).
- Ein Gemisch aus 18% Zimtaldehyd, 1% Allylsenföl (Allylisothiocyanat), 1% Knoblauchextrakt, 10% des vorstehend beschriebenen Emulgators und 70% Wasser wurde gerührt und mit einem Hochleistungsrührer 5 Minuten emulgiert (C).
- Lebensmitteladditivemulsionen, die durch die drei vorstehend beschriebenen Produktionsverfahren hergestellt worden waren, waren hochstabil und ließen sich selbst bei (20facher) Verdünnung mit Wasser gut suspendieren. Außerdem hatte die Lösung ein spezielles Aroma. Um die antimikrobielle Wirkung gegen verschiedene Pflanzenmikroben zu untersuchen, wurden folgende Tests durchgeführt.
- Zuvor gezüchtete Pflanzenmikroben (Botrytis cinerea, Phytophthora capsici) wurden in Quadrate von 5 mm geschnitten und in ein PSA-Kulturmedium in einer Petrischale eingepflanzt. Dann wurden die Emulsionen A, B, und C eingetropft, zugedeckt und bei 25ºC 5 Tage kultiviert. Anschließend wurde der Wachstumszustand der Mikroben untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zu sehen, die die antimikrobielle Wirkung jeder Emulsion zeigt. Nach 5 Tagen schritt das Mikrobenwachstum im Kontrollsegment fort, während es in den Segmenten A, B und C kaum festzustellen oder sogar erheblich unterdrückt war. Tabelle 1 Antimikrobielle Wirkung der Lebensmitteladditivemulsion auf Pflanzenmikroben
- Unter Verwendung der ähnlich wie in Beispiel 1 hergestellten Lebensmitteladditivemulsionen (A), (B) und C) wurden die folgenden Tests durchgeführt, um die Schädigung von Pflanzen durch landwirtschaftliche Chemikalien und den Einfluss auf den menschlichen Körper zu untersuchen sowie die Konzentrationen zu bestimmen, die am nächsten Morgen keinen aufdringlichen Geruch absondern.
- Eine Lösung, die man durch Zugabe einer vorher festgelegten Menge jeder der Emulsionen zu 1000 ml Wasser hergestellt hatte, wurde in der Nähe des Warmluftauslasses eines Warmluftdampfkessels gestellt und sieben Tage und Nächte durch Betrieb des Dampfkessels in einem Gewächshaus aus Vinylkunststoff verdampft und verteilt. Die Temperatur in der Nähe des Luftauslasses betrug 40 bis 43ºC und die Konzentration der flüchtigen Komponenten 0,03 bis 0,5 ppm.
- Wie die Ergebnisse in Tabelle 2 zeigen, war weder eine Schädigung der Pflanzen durch landwirtschaftliche Chemikalien noch ein schädlicher Einfluss auf den menschlichen Körper festzustellen, wenn höchstens 100 ml jeder Emulsion auf 20a des Gewächshauses aus Vinylkunststoff verwendet wurden. Tabelle 2 Schädigung der Pflanzen durch landwirtschaftliche Chemikalien und Grad des durch die Lebensmitteladditivemulsion in einem Gewächshaus aus Vinylkunststoff verursachten Geruchs
- Anmerkung: (-) bedeutet "keine Schädigung" Tabelle 2 (Fortsetzung)
- Anmerkung: (-) bedeutet "keine Schädigung" Tabelle 2 (Fortsetzung)
- Anmerkung: (-) bedeutet "keine Schädigung"
- Unter Verwendung der ähnlich wie in Beispiel 1 hergestellten Lebensmitteladditivemulsionen (A), (B) und C) wurden folgende Untersuchungen durchgeführt, um den durch die Hauptmikroben verursachten Krankheitsgrad sowie den Entwicklungsgrad der Hauptschädlinge in jeder Pflanze festzustellen.
- Eine Lösung, die man durch Zugabe einer vorher festgelegten Menge jeder der Emulsionen zu 1000 ml Wasser hergestellt hatte, wurde in der Nähe des Warmluftauslasses eines Warmluftdampfkessels gestellt und durch Betrieb des Warmluftdampfkessels analog zu Beispiel 2 in einem Gewächshaus aus Vinylkunststoff 30 Tage verdampft und verteilt. Die Temperatur in der Nähe des Luftauslasses betrug 35 bis 43ºC und die Konzentration der flüchtigen Komponenten 0,03 bis 0,2 ppm.
- Zum Vergleich wurden die Pflanzen im Abstand von 10 Tagen zweimal mit landwirtschaftlichen Chemikalien (mikrobizides Mittel, Insektizid) behandelt, wobei ein unbehandelter Bereich ausgespart wurde.
- Wie die Ergebnisse in Tabelle 3 zeigen, ging die Erkrankung bzw. die Entwicklung der Hauptschädlinge zurück, wenn man jede der Emulsionen in einem Bereich von 50 bis 100 ml pro 20a des Gewächshauses aus Vinylkunststoff verwendete. Diese Wirkung war dem Ausrottungseffekt durch landwirtschaftliche Chemikalien im Wesentlichen ähnlich. Insbesondere war eine Wirkung gegen die Hauptschädlinge festzustellen. Tabelle 3 Ausrottungseffekt der Lebensmitteladditivemulsionen auf die Hauptschädlinge in der Anlage
- Anmerkung: *) Erkrankungsindex **) Entwicklungsindex
- Sowohl der Erkankungs- als auch der Entwicklungsindex im unbehandelten Segment liegen bei 100,0.
- Wie aus der vorstehenden Beschreibung und den Ergebnissen der Beispiele hervorgeht, stellt die Erfindung ein Verfahren zum Schutz von Pflanzen oder landwirtschaftlichen Produkten in einer Anlage oder Einrichtung zur Kultivierung landwirtschaftlicher Produkte vor Insektenbefall, Mikroorganismen, pathogenen Mikroben sowie ein Verfahren zur Einleitung eines Aromas in eine Anlage zur Verfügung. Bei diesem Verfahren werden landwirtschaftliche Pflanzen vor Insektenbefall und pathogenen Mikroben geschützt, ohne dass dies auf Kosten der landwirtschaftlichen Pflanzen geht. Außerdem können bei der Ausrottung Arbeitskräfte eingespart werden. Der menschliche Körper wird geschützt, und die landwirtschaftlichen Produkte werden besser, wenn man eine ein flüchtiges Lebensmitteladditiv enthaltende Zusammensetzung verwendet. Typisch dafür ist Zimtaldehyd, das bei Verteilung durch einen in der Anlage bereits installierten Warmluftdampfkessel oder eine elektrische Heizplatte als ausreichend sicher für Pflanzen in der Anlage eingeschätzt wird.
Claims (5)
1. Verfahren zum Schutz landwirtschaftlicher Produkte in einer Anlage für deren
Kultivierung durch Vertilgen von Mikroben, Sterilisieren und Schützen gegen biologische
Schädlinge und Zufügen eines Aromas zu der Anlage, welches das Erwärmen einer
Emulsionszubereitung, umfassend einen Emulgator, Zimtaldehyd und mindestens ein Element,
ausgewählt unter Hinokitiol, Allylsenfölen und Knoblauchextrakten, durch einen
Warmluftdampfkessel oder eine elektrische Heizplatte für die Landwirtschaft in der Anlage
umfasst.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Zimtaldehyd und mindestens ein Element,
ausgewählt unter Hinokitiol, Allylsenfölen und Knoblauchextrakten, eine
Gesamtkonzentration von 0,05 bis 0,5 ppm in der Luft in der Anlage aufweist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, worin der Emulgator ein
Polyoxyethylenpolyoxypropylenglycol und/oder Ölsäure ist.
4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Zubereitung
Zimtaldehyd, Hinokitiol und Knoblauchextrakte umfasst.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Zubereitung Zimtaldehyd,
Allylsenföle und Knoblauchextrakte umfasst.
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