RU2218764C2 - Method for enriching vegetables with selenium - Google Patents

Abstract

FIELD: agriculture. SUBSTANCE: the method deals with treating vegetating plants with aqueous solution of selenium salt at selenium content in concentrations ranged 1-200 g selenium/cu. m solution. Moreover, solution, except salt, contains vegetable extract in proportion of 0.1-10%. To obtain aqueous solution one should apply by-products of food and pharmaceutical industries, and at its obtaining it is necessary to regulate pH, temperature and duration of extraction depending upon the nature of plant material to achieve complete extraction. The present innovation enables to increase selenium inflow into plants, stimulate the growth and, also, fulfill plant protection. EFFECT: higher efficiency of enrichment. 2 cl, 3 ex, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способу повышения пищевой ценности овощей. The invention relates to the field of agriculture, and in particular to a method of increasing the nutritional value of vegetables.

Обогащение селеном овощей представляет собой перспективный способ получения продуктов, содержащих максимальное количество природных антиоксидантов, действующих в организме человека как синергисты: селен, водо- и жирорастворимые витамины, флавоноиды и т.п. Enrichment of vegetables with selenium is a promising way to obtain products containing the maximum amount of natural antioxidants that act as synergists in the human body: selenium, water- and fat-soluble vitamins, flavonoids, etc.

Известно обогащение селеном путем внесения элемента в почву вместе с удобрениями [1] . Однако коэффициент использования вносимого селена в этом способе крайне низок (менее 0,2%), азотные удобрения снижают уровень аккумулирования селена растениями, а сам метод приводит к изменению микроэлементного состава овощей (кобальта, марганца, железа) [2]. It is known to enrich selenium by introducing an element into the soil along with fertilizers [1]. However, the utilization rate of introduced selenium in this method is extremely low (less than 0.2%), nitrogen fertilizers reduce the level of selenium accumulation by plants, and the method itself leads to a change in the microelement composition of vegetables (cobalt, manganese, iron) [2].

Альтернативным вариантом является обогащение селеном растений с использованием технологии гидропоники [3]. Метод обеспечивает более четкий уровень обогащения селеном, исключает загрязнение окружающей среды селеном, однако микроэлементный состав овощей также меняется. An alternative is enrichment of plants with selenium using hydroponic technology [3]. The method provides a clearer level of enrichment with selenium, eliminates environmental pollution by selenium, but the trace element composition of vegetables also changes.

Известно получение обогащенного селеном чеснока путем опрыскивания растений водным раствором селенита натрия в присутствии солей серы в соотношении селен-сера 1: 3-1: 30 [4]. Метод не изменяет микроэлементный состав растений и практически не загрязняет окружающую среду селеном. Однако коэффициент использования селена также невысок (2-5%). It is known to obtain garlic enriched with selenium by spraying plants with an aqueous solution of sodium selenite in the presence of sulfur salts in the ratio of selenium sulfur 1: 3-1: 30 [4]. The method does not change the microelement composition of plants and practically does not pollute the environment with selenium. However, the utilization rate of selenium is also low (2-5%).

Наиболее близким аналогом предлагаемому изобретению является композиция, предназначенная для увеличения содержания селена в овощах и фруктах путем внекорневой подкормки вегетирующих растений [5] (прототип). Композиция представляет собой водный раствор солей селена и нескольких органических веществ из класса растворителей, детергентов и биополимеров, каждое из которых само по себе или в сочетании с другими регулирует поступление селена в растения и при этом не поглощается. Недостатки композиции заключаются в том, что она состоит из веществ небиологического происхождения и создает в определенной степени химическую нагрузку для растений; назначение веществ-носителей ограничивается функцией усиления адсорбции селена поверхностью листьев. The closest analogue of the invention is a composition intended to increase the content of selenium in vegetables and fruits by foliar feeding of vegetative plants [5] (prototype). The composition is an aqueous solution of selenium salts and several organic substances from the class of solvents, detergents and biopolymers, each of which alone or in combination with others regulates the intake of selenium into plants and is not absorbed. The disadvantages of the composition are that it consists of substances of non-biological origin and creates a certain degree of chemical stress for plants; the use of carrier substances is limited by the function of enhancing the adsorption of selenium on the leaf surface.

Целью данного изобретения является обогащение овощей селеном с использованием для обработки растений смеси соли селена и веществ биологического происхождения, способствующих не только адсорбции селена листовой поверхностью, но и включению его в обменные процессы, а также достижение дополнительного эффекта обработки, выражающегося в стимулировании роста растений, повышении иммунного статуса и усилении естественного поглощения селена из почвы через корневую систему. The aim of this invention is the enrichment of vegetables with selenium using a mixture of selenium salts and substances of biological origin for processing plants, contributing not only to adsorption of selenium on the leaf surface, but also its inclusion in metabolic processes, as well as achieving an additional processing effect, which is manifested in stimulating plant growth, increasing immune status and increased natural absorption of selenium from the soil through the root system.

Указанная цель достигается использованием при опрыскивании растительных экстрактов. В основе применения растительных экстрактов для решения поставленной задачи лежит свойство адгезивности и поверхностной активности водорастворимых биополимеров, конститутивно присутствующих в любом растительном материале - пектиновых и белковых веществ, клетчатки и кутикулярных веществ, продуктов деградации биополимеров и т.д. Стимулирование роста и повышение иммунного статуса достигается благодаря тому, что в разрушенной растительной ткани и клетке согласно общему закону накапливаются вещества стресса, обладающие универсальным защитным действием и при контакте с поверхностью клеток активизирующие защитные силы целых частей организма; усиление поглощения селена из почвы корнями растений может быть частной реакцией такого общего воздействия экстрактов на целое растение. Само по себе стимулирование роста растений при обработке их растительными экстрактами различного происхождения не является новостью (Патенты RU 2109446, RU 3110918). В заявленном способе оно реализуется в сочетании с решением основной задачи - обогащение растений в период роста селеном путем опрыскивания без использования вспомогательных химических веществ. При этом однако выявилось, что обогащение селеном может дополняться также и за счет усиления корневого поглощения селена из почвы. This goal is achieved by using sprayed plant extracts. The use of plant extracts to solve this problem is based on the property of adhesion and surface activity of water-soluble biopolymers constitutively present in any plant material - pectin and protein substances, fiber and cuticular substances, degradation products of biopolymers, etc. Stimulation of growth and increase of the immune status is achieved due to the fact that, according to the general law, stress substances accumulate in the destroyed plant tissue and cell, which have a universal protective effect and, when in contact with the cell surface, activate the protective forces of entire parts of the body; increased absorption of selenium from the soil by plant roots may be a particular reaction of such a general effect of the extracts on the whole plant. In itself, stimulating plant growth when treating them with plant extracts of various origins is not new (Patents RU 2109446, RU 3110918). In the claimed method, it is implemented in combination with the solution of the main problem - enrichment of plants during the growth of selenium by spraying without the use of auxiliary chemicals. However, it was revealed that enrichment with selenium can also be supplemented by enhancing the root uptake of selenium from the soil.

В дополнение к вышеуказанному сочетанию эффектов обработки растений по предлагаемому способу естественным образом проявляются и пестицидные свойства водных экстрактов многих растений (известно около 2000 таких растений: А.А. Кузнецова "Растения-пестициды в борьбе с болезнями растений," ж. "Защита растений", 1990, 6, с.59). In addition to the above combination of effects of plant treatment by the proposed method, the pesticidal properties of water extracts of many plants naturally appear (about 2000 such plants are known: A. A. Kuznetsova "Pesticide plants in the fight against plant diseases," g. "Plant protection" , 1990, 6, p. 59).

Технический результат при использовании способа выражается в получении композиции в виде раствора или сухой смеси, содержащей соли селена и натуральные растительные компоненты, сочетание которых в наносимом составе способствует поглощению и усвоению селена растениями через листовой аппарат и корни и помимо этого обеспечивает ускорение роста, увеличение урожая и снижает заболеваемость растения. The technical result when using the method is expressed in obtaining a composition in the form of a solution or a dry mixture containing selenium salts and natural plant components, the combination of which in the applied composition promotes the absorption and assimilation of selenium by plants through the leaf apparatus and roots and, in addition, provides accelerated growth, increased yield and reduces the incidence of the plant.

Технический результат достигается тем, что растительную ткань в количестве 5-50 г гомогенизируют с 2-3-кратным количеством воды, доводят рН до 8 0,5-1 мл 10% раствора едкого калия или используют раствор без обработки щелочью, фильтруют, добавляют раствор селената или селенита натрия и воду до 500 мл с расчетом конечной концентрации селена 100-200 мкг/мл (100-200 г/м³). Полученный раствор разбавляют в 10-100 раз (10-20 г/м³ - 1-2 г/м³) и наносят на листья в количествах 0,05-10 мл на растение. Тот же результат получают, применяя указанные смеси в сухом виде, то есть используя порошки растительных экстрактов.The technical result is achieved by the fact that the plant tissue in the amount of 5-50 g is homogenized with 2-3 times the amount of water, the pH is adjusted to 8 0.5-1 ml of a 10% potassium hydroxide solution or the solution is used without treatment with alkali, filtered, the solution is added selenate or sodium selenite and water up to 500 ml with the calculation of the final concentration of selenium 100-200 μg / ml (100-200 g / m ³ ). The resulting solution is diluted 10-100 times (10-20 g / m ³ - 1-2 g / m ³ ) and applied to the leaves in amounts of 0.05-10 ml per plant. The same result is obtained by using these mixtures in dry form, i.e. using powders of plant extracts.

Содержание селена в собранных овощах, полученных при обработке растений в период вегетации такими смесями, оказывается выше, чем в контрольных, выращенных при обработке водным раствором солей селена и серы. The selenium content in the collected vegetables obtained during the processing of plants during the growing season by such mixtures is higher than in the control grown in the treatment with an aqueous solution of selenium and sulfur salts.

В качестве растительной ткани могут быть взяты любые части растений: листья, корни, стебли, плоды, семена. Увеличение сорбции селена и повышение урожая зависят от особенностей состава растительного экстракта. As plant tissue, any parts of plants can be taken: leaves, roots, stems, fruits, seeds. Increased sorption of selenium and increased yield depend on the characteristics of the composition of the plant extract.

Подщелачивание при обработке проводят для полноты экстракции, так как при щелочных рН растворимые пектиновые вещества легче переходят в воду, и растительная ткань быстрее и полнее разрушается. Добавление щелочи может быть исключено, однако предпочтительно при обработке малооводненного материала - семена, стебли, выжимки, отходы пищевой и фармацевтической промышленности. При работе с выжимками фруктов и овощей используют также и кислую экстракцию, добавляя кислоту до рН 4. Полноту экстракции регулируют также с помощью температуры и длительности процесса. Alkalization during processing is carried out to complete extraction, since at alkaline pH, soluble pectin substances more easily pass into water, and plant tissue is destroyed faster and more completely. The addition of alkali can be eliminated, however, it is preferable in the processing of low-water material - seeds, stems, marc, waste from the food and pharmaceutical industries. When working with squeezed fruits and vegetables, acid extraction is also used, adding acid to pH 4. The completeness of extraction is also controlled by temperature and the duration of the process.

Эффект дополнительного обогащения селеном овощей получается как с помощью экстрактов этих же самых растений, так и других не родственных видов, как культурных, так и дикорастущих. Это иллюстрирует таблица 1. Таблица 2 приводит данные обогащения селеном свеклы при использовании экстракта корней одуванчика, из которых видно, что в контрольном варианте экстракт одуванчика сам по себе способствует значительному повышению урожая и почти трехкратному увеличению в корнеплодах количества биологически активного селена (водорастворимых форм) в сравнении с необработанными растениями. В опытном варианте присутствие экстракта одуванчика в смеси с солью селена влияет и на качество селена, поглощенного при опрыскивании. Такого эффекта химических веществ на поглощение селена в прототипе не отмечается. The effect of additional enrichment of vegetables with selenium is obtained both with the help of extracts of the same plants and other non-related species, both cultivated and wild. Table 1 illustrates this. Table 2 shows the data on beet enrichment with selenium using dandelion root extract, which shows that in the control variant dandelion extract alone contributes to a significant increase in yield and an almost threefold increase in the number of biologically active selenium (water-soluble forms) in roots Compared to untreated plants. In a test case, the presence of dandelion extract mixed with selenium salt also affects the quality of selenium absorbed by spraying. This effect of chemicals on the absorption of selenium in the prototype is not observed.

Таким образом данные показывают, что экстракты не уступают химическим аналогам прототипа по влиянию на адсорбцию селена и вместе с тем оказывают стимулирующее воздействие на рост и развитие растений. Обработка дает дополнительный выход обогащенной продукции и оказывается таким образом более эффективной. К тому же обработка растительными экстрактами стимулирует естественное поглощение селена из почвы корнями. Это означает, что с помощью экстрактов определенное обогащение растений селеном может быть в принципе достигнуто без применения селена, и источником элемента может быть естественный почвенный фон. Важно также под воздействием экстрактов селен усваивается более органично, включается в обменные процессы и активно используется самим растением, не накапливаясь в химически иммобилизованной форме. Thus, the data show that the extracts are not inferior to the chemical analogues of the prototype in terms of their effect on the adsorption of selenium and, at the same time, have a stimulating effect on the growth and development of plants. Processing gives an additional yield of enriched products and is thus more efficient. In addition, treatment with plant extracts stimulates the natural uptake of selenium from the soil by the roots. This means that with the help of extracts a certain enrichment of plants with selenium can in principle be achieved without the use of selenium, and the source of the element can be a natural soil background. It is also important that selenium is absorbed more organically under the influence of extracts, is included in metabolic processes and is actively used by the plant itself, without accumulating in a chemically immobilized form.

Сопоставительный анализ предлагаемого способа с аналогами и прототипом позволяет заключить, что эффект растительных экстрактов на адсорбцию селена листовой поверхностью и корнями, не описан, что дает основание считать предлагаемый способ соответствующим критерию новизны. Вместе с тем влияние экстрактов на рост растений и качество усвоения селена придает способу в сравнении с прототипом существенно новое свойство. Эти существенные признаки способа дополняются преимуществами исключения из обработки химических реагентов и простотой технологии. A comparative analysis of the proposed method with analogues and prototype allows us to conclude that the effect of plant extracts on the adsorption of selenium by the leaf surface and roots is not described, which gives reason to consider the proposed method as meeting the novelty criterion. However, the effect of extracts on plant growth and the quality of assimilation of selenium gives the method a substantially new property in comparison with the prototype. These essential features of the method are complemented by the benefits of exclusion from processing of chemicals and the simplicity of the technology.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Пример 1. Example 1

Испытывают действие экстракта листьев салата и листьев репы на растениях салата. The effect of lettuce and turnip leaf extract on lettuce plants is tested.

Измельчают и гомогенизируют листья с 10-кратным количеством воды, фильтруют и добавляют селенит натрия до концентрации 91 мкг селена/мл в каждом случае. Контрольными растворами служат: 1) вода, 2) раствор селенита натрия без экстрактов листьев салата и репы, содержащий ту же концентрацию селена и сульфат натрия в количестве, эквивалентном содержанию серы 270 мкг/мл (соотношение селена и серы 1:3). The leaves with 10-fold amount of water are crushed and homogenized, filtered and sodium selenite is added to a concentration of 91 μg selenium / ml in each case. The control solutions are: 1) water, 2) a solution of sodium selenite without extracts of lettuce and turnip, containing the same concentration of selenium and sodium sulfate in an amount equivalent to the sulfur content of 270 μg / ml (ratio of selenium to sulfur 1: 3).

Четыре ряда растений салата на одной делянке по 25-30 растений в ряду опрыскивают параллельно контрольными и опытными растворами, предварительно разбавленными в 10 раз из расчета 10 мл на растение. Растения обрабатывают в возрасте 20-23 дней в фазе активного роста дважды. Four rows of lettuce plants on one plot of 25-30 plants in a row are sprayed in parallel with control and experimental solutions, previously diluted 10 times at the rate of 10 ml per plant. Plants are treated at the age of 20-23 days in the phase of active growth twice.

По окончании вегетационного периода растения собирают, промывают водопроводной водой, затем проточной дистиллированной, высушивают при комнатной температуре и измельчают. Содержание селена в средних пробах составляет:
Контроль:
вода - 34 мкг/кг
селенит натрия+сульфат натрия - 136 мкг/кг
Опыт:
селенит натрия+экстракт салата - 476 мкг/кг
селенит натрия+экстракт репы - 330 мкг/кг
Пример 2.At the end of the growing season, the plants are harvested, washed with tap water, then flowing distilled, dried at room temperature and ground. The content of selenium in average samples is:
The control:
water - 34 mcg / kg
sodium selenite + sodium sulfate - 136 mcg / kg
Experience:
sodium selenite + lettuce extract - 476 mcg / kg
sodium selenite + turnip extract - 330 mcg / kg
Example 2

Испытывают экстракты листьев лука, крапивы и семян подорожника на растениях редиса, смеси для обработки готовят также, как в примере 1, за исключением того, что семена подорожника экстрагируют при добавлении к гомогенату щелочи до рН 8; используют те же контрольные варианты. Таким же образом, как в примере 1, проводят испытания на растениях. The extracts of onion leaves, nettles and plantain seeds were tested on radish plants, the treatment mixtures were prepared as in Example 1, except that the plantain seeds were extracted when alkali was added to the homogenate to pH 8; use the same control options. In the same manner as in example 1, conduct tests on plants.

Содержание селена составляет в средних пробах сухого материала:
Контроль:
вода - 105 мкг/кг
селенат натрия+сульфат натрия - 604 мкг/кг
Опыт:
селенат натрия+экстракт лука - 1640 мкг/кг
селенат натрия+экстракт семян подорожника - 1212 мкг/кг
селенат натрия +экстракт крапивы - 291 мкг/кг
Пример 3.The selenium content is in average samples of dry material:
The control:
water - 105 mcg / kg
sodium selenate + sodium sulfate - 604 mcg / kg
Experience:
sodium selenate + onion extract - 1640 mcg / kg
sodium selenate + plantain seed extract - 1212 mcg / kg
sodium selenate + nettle extract - 291 mcg / kg
Example 3

Испытывают действие экстрактов шрота семян подсолнечника, выжимок корней свеклы на растениях шпината по примеру 1, за исключением того, что экстракцию проводят при температуре 60^oС. Контрольные варианты обрабатывают 1-ый - водой, 2-ой - раствором селената и сульфата натрия.The effect of extracts of meal of sunflower seeds, squeezing of beet roots on spinach plants according to example 1, is tested, except that the extraction is carried out at a temperature of 60 ^o C. Control options are treated with water and the second with a solution of selenate and sodium sulfate.

Содержание селена в средних пробах составляет:
Контроль:
вода - 610 мкг/кг
селенат натрия+сульфат натрия - 1100 мкг/кг
Опыт:
селенат натрия+экстракт подсолнечника - 1781 мкг/кг
селенат натрия+экстракт свеклы - 1530 мкг/кг
Источники информации
1. Alfthan G. Effect of selenium fertilization on the human selenium status and the environmemt//Norw.J.Agr.Sciences - 1993 - Suppl.11 - Р.175-181.The content of selenium in average samples is:
The control:
water - 610 mcg / kg
sodium selenate + sodium sulfate - 1100 mcg / kg
Experience:
sodium selenate + sunflower extract - 1781 mcg / kg
sodium selenate + beet extract - 1530 mcg / kg
Sources of information
1. Alfthan G. Effect of selenium fertilization on the human selenium status and the environmemt // Norw.J. Agr.Sciences - 1993 - Suppl. 11 - P.175-181.

2. Торшин С.П., Ягодин Б.А., Клинский Г.Д. Влияние селена и кобальта на элементный состав, прорастание семян и формирование проростков растений салата//Агрохимия - 1997 - 12 - С.36-42. 2. Torshin S.P., Yagodin B.A., Klinsky G.D. The effect of selenium and cobalt on the elemental composition, seed germination and the formation of seedlings of lettuce plants // Agrochemistry - 1997 - 12 - P.36-42.

3. Iр С. Hydroponic garlic enriched with selenium//J.Trace Elem. Res. - 1992 - Vol.33 - P.122-126. 3. Ip. C. Hydroponic garlic enriched with selenium // J. Trace Elem. Res. - 1992 - Vol. 33 - P.122-126.

4. Berendt Т., Leyh H., Hering H. Verfahren zur Herstellung eines selenhaltigen Pflanzenpraparats aus Altium sativum und Allium moly, neue sorten dieses Pflanzen und ihre Verwendung in Pharmakologisch wirksamen Zubereitungen und in Brot// пат. Германии DE 3737566 A1, приоритет от 05.11.87. 4. Berendt T., Leyh H., Hering H. Verfahren zur Herstellung eines selenhaltigen Pflanzenpraparats aus Altium sativum und Allium moly, neue sorten dieses Pflanzen und ihre Verwendung in Pharmakologisch wirksamen Zubereitungen und in Brot // pat. Germany DE 3737566 A1, priority from 11/05/87.

5. Pifferi P., Poggi V. Composition for increasing selenium and decreasing nitrate inside vegetables and use thereof//EP 0864257 A2 (прототип). 5. Pifferi P., Poggi V. Composition for increasing selenium and decreasing nitrate inside vegetables and use thereof // EP 0864257 A2 (prototype).

Claims (3)

1. Способ обогащения селеном овощей, состоящий в обработке вегетирующих растений водным раствором соли селена с содержанием селена в ряду концентраций между 1 и 200 г селена на кубический метр раствора, отличающийся тем, что указанный раствор, помимо соли, содержит растительный экстракт в пропорции 0,1-10% для увеличения поступления селена в растения, стимулирования роста и защиты растения.1. A method of enriching vegetables with selenium, which consists in treating vegetating plants with an aqueous solution of selenium salt containing selenium in a series of concentrations between 1 and 200 g of selenium per cubic meter of solution, characterized in that said solution, in addition to salt, contains plant extract in a proportion of 0, 1-10% to increase the intake of selenium in plants, stimulate growth and protect the plant. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержит растительный экстракт, при получении которого регулируют рН, температуру и длительность экстракции в зависимости от природы растительного материала для достижения полноты экстракции.2. The method according to claim 1, characterized in that it contains a plant extract, upon receipt of which the pH, temperature and duration of the extraction are regulated depending on the nature of the plant material to achieve complete extraction. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что содержит водный экстракт, для которого используют побочные продукты пищевой и фармацевтической промышленности.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that it contains an aqueous extract for which by-products of the food and pharmaceutical industries are used.

Images