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ES2599058T3 - Recubrimiento de semillas que contiene partículas minerales y microorganismos secos - Google Patents

Recubrimiento de semillas que contiene partículas minerales y microorganismos secos Download PDF

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ES2599058T3
ES2599058T3 ES14721814.3T ES14721814T ES2599058T3 ES 2599058 T3 ES2599058 T3 ES 2599058T3 ES 14721814 T ES14721814 T ES 14721814T ES 2599058 T3 ES2599058 T3 ES 2599058T3
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Francis CLAES
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Abstract

Un método para recubrir una semilla, dicho método comprende 1) aplicar una capa que contiene minerales que comprende partículas minerales y un aglutinante acuoso a dicha semilla, en donde la relación en peso de dicho aglutinante acuoso a dichas partículas minerales es menor que 0,4, y 2) aplicar una capa microbiana que comprende microorganismos secos sobre dicha capa que contiene minerales, mientras que dicha capa que contiene minerales es todavía adherente; para obtener una semilla recubierta en donde la capa microbiana es exterior a la capa que contiene minerales.

Description

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DESCRIPCION
Recubrimiento de semillas que contiene partfculas minerales y microorganismos secos Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a un metodo para recubrir una semilla, dicho metodo comprende aplicar una capa que contiene minerales que comprende partfculas minerales y un aglutinante acuoso a dicha semilla, en donde la relacion en peso de dicho aglutinante acuoso para dichas partfculas minerales es menor que 0,4; y aplicar una capa microbiana que comprende microorganismos secos a dicha capa que contiene mineral, mientras que dicha capa que contiene mineral es todavfa adherente. Ademas, la presente invencion proporciona semillas recubiertas que contienen partfculas minerales y microorganismos secos.
Antecedentes de la invencion
Es bien conocido que ciertos microorganismos cuando estan presentes en el suelo, en la proximidad de las semillas de plantas particulares, pueden funcionar en simbiosis con las semillas en una serie de formas para mejorar, por ejemplo, el crecimiento de las plantas, o el control de ciertas plagas. Entre los ejemplos mas conocidos de tal relacion simbiotica es la que existe entre las plantas leguminosas y las bacterias del genero Rhizobium y Bradyrhizobium. La fijacion de nitrogeno por estas plantas solo es posible debido a la presencia de estas bacterias, que forman nodulos en las rafces de las leguminosas. No obstante, se conocen tambien varios otros microorganismos que son beneficiosos cuando se localizan cerca del entorno de la semilla o la planta.
Los microorganismos que se usan en el tratamiento de las semillas se pueden aplicar al entorno de la semilla en una variedad de formas. Generalmente, las bacterias se pueden aplicar directamente al suelo, las semillas se pueden inocular con los microorganismos inmediatamente antes de la siembra, o las semillas pueden recubrirse bien con microorganismos antes de la siembra. Una de las principales dificultades encontradas cuando se usa el ultimo enfoque es que la mayona de los microorganismos mueren durante el proceso de recubrimiento.
Para el recubrimiento de semillas con microorganismos, la mayona de los procesos comprenden las etapas de elaborar una suspension que contiene microorganismos secos o no secos, aplicar la suspension a las semillas y secar las semillas recubiertas. Un metodo de este tipo, que genera semillas con microorganismos en el propio recubrimiento, se describe por ejemplo, en EP0818135. Otro ejemplo de este enfoque se describe en EP0097459, en donde los microorganismos se anaden de manera que estan aproximadamente en el medio de un recubrimiento que comprende un aglutinante y relleno. Sin embargo, se encontro que la presencia de los microorganismos en la suspension acuosa afecta negativamente su supervivencia. Ademas, se necesitan tiempos extensos de secado para este tipo de aplicacion, por ejemplo, 1,5 horas como se describio en EP0097459, que es consumidor de energfa e impacta negativamente en la viabilidad de la semilla, asf como en los microorganismos.
Otra opcion es aplicar, por ejemplo, microorganismos secos para secar la semilla recubierta o no recubierta. Por ejemplo, US6156699 describe las semillas de alfalfa que se pulverizan con una mezcla que contiene aglutinante, polvo de piedra caliza, tensioactivo, colorante, un agente de suspension y 30,3 porcentaje de agua en peso. Despues de la adicion de sflice finamente molida, las semillas se secan por una corriente de aire caliente antes de la aplicacion de un polvo que contiene bacterias de Rhizobium. Un estudio de Brockwell y otros. (Crop and Pasture Science, 1962, 13(4):638-649) comparo un enfoque de este tipo con el metodo de suspension descrito anteriormente. Se encontro que la incorporacion de los microorganismos en el recubrimiento condujo a una mayor viabilidad y estabilidad del inoculante que la aplicacion externa.
Aun otra opcion es recubrir las semillas con un aglutinante y aplicar composiciones que contienen organismos secos directamente a las mismas. Por ejemplo,EP0192342 describe un portador de salvado seco que se mezcla con los microorganismos secos que se aplica a las semillas recubiertas con goma. EP0192342 es silente sobre la presencia de minerales, solo deja partfculas minerales. EP0494802 se refiere a la aplicacion de partfculas que contienen polisacaridos polimerizados y los microorganismos secos a las semillas recubiertas con un adhesivo. US5041290 aplica polvo de ascosporas a las semillas recubiertas con adhesivo.
No obstante, permanece la necesidad de nuevos metodos para el recubrimiento de semillas, que resultan en una mayor viabilidad y estabilidad de los microorganismos y que requieren menos tiempo y energfa (secado).
Resumen de la invencion
En un primer aspecto, la presente invencion proporciona un metodo para el recubrimiento de semillas, dicho metodo comprende
- aplicar una capa que contiene minerales que comprende partfculas minerales y un aglutinante acuoso a dicha semilla, en donde la relacion en peso de dicho aglutinante acuoso para dichas partfculas minerales es menor que 0,4, y
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- aplicar una capa microbiana que comprende microorganismos secos a dicha capa que contiene minerales, mientras que dicha capa que contiene minerales es todavfa adherente; para obtener una semilla recubierta en donde la capa microbiana es exterior a la capa que contiene minerales.
En una modalidad particular, dichas partfculas minerales comprenden uno o mas elementos seleccionados del grupo que consiste en loes, una caolinita, una heulandita, una pirofilita, una calcita, una perlita, basalto, lava, cristobalita, y esmectita. En otra modalidad particular, dichas partfculas minerales tienen un tamano granular promedio por debajo de 90 micras. En aun otra modalidad particular, el aglutinante acuoso es un aglutinante acuoso que contiene carbohidratos. En una modalidad adicional, la capa que contiene minerales tiene un pH de 6,5 a 8,5.
Ademas, se ha encontrado que la viabilidad y la estabilidad de los microorganismos en la capa microbiana se pueden aumentar aun mas mediante la aplicacion de una capa protectora sobre dicha capa microbiana, en donde dicha capa protectora comprende un aglutinante acuoso que contiene carbohidratos y un protector. Ademas, el proceso de recubrimiento puede comprender adicionalmente aplicar una capa superior que comprende una sustancia inerte. En otra modalidad, la semilla recubierta se puede secar.
Ademas, la presente invencion proporciona una semilla recubierta obtenible mediante los metodos de recubrimiento de la invencion. En una modalidad particular, la presente invencion proporciona una semilla recubierta que comprende:
- Una capa que comprende partfculas minerales y un aglutinante, en donde la relacion en peso de dicho aglutinante a dichas partfculas minerales es menor que 0,2, y donde dichas partfculas minerales comprenden uno o mas elementos seleccionados del grupo que consiste en loes, una caolinita, una heulandita, una pirofilita, una calcita, una perlita, basalto, lava, cristobalita, y esmectita.
- una capa microbiana exterior a dicha capa que contiene minerales; y
- una capa protectora exterior a dicha capa microbiana, en donde dicha capa protectora comprende un aglutinante que contiene carbohidratos y un protector.
La semilla recubierta puede comprender ademas una capa superior que comprende una sustancia inerte.
Descripcion detallada de la invencion
Como se describio anteriormente, la invencion proporciona un metodo para recubrir semillas, dicho metodo comprende
- aplicar una capa que contiene minerales que comprende las partfculas minerales y un aglutinante acuoso a dicha semilla, en donde la relacion en peso de dicho aglutinante acuoso a dichas partfculas minerales es menor que 0,4, y
- aplicar una capa microbiana que comprende microorganismos secos a dicha capa que contiene minerales, mientras que dicha capa que contiene minerales es todavfa adherente.
La cantidad sorprendentemente baja de aglutinante conduce a una capa adherente que contiene minerales sobre la cual los microorganismos secos pueden adherirse. La relacion en peso de dicho aglutinante acuoso para dichas partfculas minerales es preferentemente por debajo de 0,4. Como se discutira adicionalmente en la presente descripcion, la aplicacion de una cantidad baja de aglutinante de este tipo a las partfculas minerales conlleva a varias ventajas. Es particularmente interesante, aplicar una cantidad de aglutinante tan baja como sea posible que conduce aun a una fuerte adherencia de las partfculas minerales y mantiene las propiedades adherentes de la capa que contiene minerales. En una modalidad preferida, la relacion en peso del aglutinante acuoso a las partfculas minerales, que se conoce tambien como la relacion de lfquido en polvo en el campo de los recubrimientos de semillas, es inferior a 0,3, particularmente entre 0,1 y 0,3. En una modalidad adicional, la relacion esta por debajo de 0,25, mas particularmente por debajo de 0,2.
La presente invencion proporciona varias ventajas sobre la tecnica anterior. Particularmente, dada la baja cantidad de aglutinante acuoso para las partfculas minerales, la capa que contiene minerales es relativamente seca, pero todavfa permanece adherente para unir los microorganismos. Por lo tanto, los microorganismos aplicados no se rehidratan significativamente al ponerse en contacto con la capa que contiene minerales. Ademas, sin querer estar limitado por la teona, es la sensacion de los inventores de que las partfculas minerales secas en la capa que contiene minerales absorben mas humedad del aglutinante y el medio ambiente durante un breve momento despues de que se ha formado la capa que contiene minerales. Como tal, las partfculas minerales en la capa que contiene mineral ayuda aun mas en la prevencion de la rehidratacion de los microorganismos, lo que resulta en una mayor viabilidad y estabilidad de los microorganismos secos despues de la aplicacion a la semilla.
Ademas, parece que la superficie irregular de la capa que contiene minerales en un nivel microscopico proporciona un mejor entorno para los microorganismos en comparacion con los que se unen directamente a la semilla. Los microorganismos secos pueden unirse a las partfculas minerales porosas o entre las partfculas, asegurando de ese
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modo, que no se desprendan facilmente durante el transporte y la manipulacion de las semillas recubiertas, as^ como que esten en un ambiente optimo para el crecimiento posterior cuando se plantan en el suelo.
Ademas de los efectos beneficiosos sobre los microorganismos, se ha encontrado que el metodo de la invencion es ventajoso tambien, para las semillas. Debido a la baja cantidad de aglutinante acuoso en la capa que contiene minerales, las semillas ademas, no se ponen en contacto con altos niveles de humedad, tal como es, por ejemplo, el caso cuando el recubrimiento se aplica como una suspension. La hidratacion de la semilla tiene frecuentemente un impacto negativo sobre las caractensticas de las semillas, especialmente cuando las semillas se cebaron antes del recubrimiento. Las semillas cebadas se trataron de manera que germinaran mas rapido. Sin embargo, incluso la hidratacion muy baja de semillas cebadas puede iniciar los procesos de germinacion de la semilla. Por lo tanto, la presente invencion, que se aplica un recubrimiento que contiene minerales con una baja cantidad de aglutinante acuoso, es especialmente util para recubrir las semillas cebadas con microorganismos secos.
Se ha encontrado ademas, que no hay necesidad de realizar una etapa de secado adicional antes de la union de los microorganismos a la capa que contiene minerales, reduciendo de ese modo, el consumo de energfa y tiempo. Evidentemente, uno puede elegir anadir un aglutinante mas acuoso o agua (teniendo en cuenta la cantidad de agua que pueden absorber como maximo las partfculas minerales) al recubrir la semilla con la capa que contiene mineral, y despues aplicar una etapa de secado para reducir la cantidad de aglutinante acuoso en las partfculas minerales por debajo de 0,4 antes de aplicar los microorganismos secos. Esto resultara en el mismo tipo de capa que contiene minerales y todavfa se aplica una capa que contiene minerales como se describe en la presente invencion. La aplicacion de las partfculas minerales y aglutinante para la produccion de la capa que contiene minerales se puede realizar inmediatamente antes de la aplicacion de los microorganismos secos, opcionalmente en el mismo tambor. Por lo tanto, todas las etapas del metodo de la invencion se pueden realizar en etapas consecutivas inmediatas en el mismo tambor, en el mismo dispositivo de recubrimiento. Esto reduce el tiempo total para el recubrimiento de las semillas con el microorganismo seco a solo unos pocos minutos. Incluso, es posible llevar a cabo el metodo descrito anteriormente dentro de un solo minuto (unos 45 segundos para aplicar la capa que contiene minerales y aproximadamente de 5-15 segundos para aplicar los microorganismos secos).
El experto en la tecnica es muy consciente de como seleccionar partfculas minerales que pueden usarse en la capa que contiene minerales de la presente invencion, es decir, las partfculas minerales que pueden unirse por una baja cantidad de aglutinante acuoso y que proporcionan una capa que es todavfa adherente, pueden unir los microorganismos secos. Por lo tanto, las partfculas minerales que deben usarse en la presente invencion tfpicamente tienen propiedades de baja absorcion de agua. De particular interes son las partfculas minerales que comprenden uno o mas elementos seleccionados del grupo que consiste en loes, una caolinita, una heulandita, una pirofilita, una calcita, una perlita, basalto, lava, cristobalita, y esmectita. "Mineral" o "partfcula mineral" como se usa en la presente descripcion se refiere a un elemento o compuesto qrnmico solido cristalino que resulta de los procesos inorganicos de la naturaleza. Las partfculas minerales son abiogenicas. No deben ser confundidas con los nutrientes minerales o minerales dieteticos,
que son terminos arcaicos para los elementos o nutrientes dieteticos. Los elementos dieteticos o nutrientes describen
elementos qrnmicos, pero no minerales reales. Ademas, los elementos dieteticos no estan presentes como partfculas, sino como formas salinas (no cristalinas). Por lo tanto, en el contexto de la presente invencion, el termino "mineral" o
partfculas minerales" no incluye los nutrientes minerales o minerales dieteticos, tales como por ejemplo los presentes
como iones mineralesen los materiales derivados de plantas. No obstante, los elementos o nutrientes dieteticos pueden anadirse a la composicion de recubrimiento, ademas de las partfculas minerales. Las propiedades de los minerales, incluyendo los minerales indicados en esta solicitud, se pueden encontrar, por ejemplo, en la Clasificacion Dana (Dana's New Mineralogy, 8va Ed. por Gaines, Skinner, Foord, Mason and Rosenzweig; disponible tambien en el sitio de internet webmineral. com/danaclass. shtml). En una modalidad adicional, las partfculas minerales comprenden partfculas minerales de silicato, particularmente, partfculas de filosilicato, mas particularmente en partfculas minerales de arcilla. El inventor identifico que puede ser beneficioso aplicar una mezcla de dos o mas partfculas minerales. Por lo tanto, la presente invencion proporciona ademas, un metodo en donde dichas partfculas minerales comprenden dos o mas elementos seleccionados del grupo que consiste en loes, una caolinita, una heulandita, una pirofilita, una calcita, una perlita, basalto, lava, cristobalita, y esmectita. Se prefiere que las partfculas minerales no afecten negativamente a la germinacion. En otra modalidad preferida, las partfculas minerales tienen un tamano granular promedio por debajo de 150 micras, particularmente por debajo de 100 micras, mas particularmente por debajo de 90 micras. En una modalidad adicional, las partfculas minerales tienen un tamano granular promedio por debajo de 60 micras. En otra modalidad particular, las partfculas minerales tienen un tamano granular promedio por encima de 1 micra, particularmente por encima de 5 micras, mas particularmente por encima de 10 micras. Por lo tanto, en una modalidad, las partfculas minerales tienen un tamano granular promedio entre 1 y 150 micras, particularmente entre 1 y 100 micras; mas particularmente entre 1 y 90 micras. Por lo tanto, en otra modalidad, las partfculas minerales tienen un tamano granular promedio entre 5 y 150 micras, particularmente entre 5 y 100 micras; mas particularmente entre 5 y 90 micras. Por lo tanto, en una modalidad, las partfculas minerales tienen un tamano granular promedio entre 10 y 150 micras, particularmente entre 10 y 100 micras; preferentemente entre 10 y 60 micras.
En otra modalidad preferida, las partfculas minerales tienen un pH neutro, tal como un pH entre 6,5 y 8,5, particularmente entre 7,0 y 8,0. Cuando se usa una mezcla de diferentes partfculas minerales, el pH de la mezcla es preferentemente neutro. Por lo tanto, la mezcla de diferentes tipos de partfculas de mineral ayuda en la obtencion de una mezcla neutra cuando una de las partfculas minerales no tiene un pH neutro. Como diferentes tipos de partfculas
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minerales necesitan tambien diferentes cantidades de aglutinante acuoso que se unan fuertemente y sean todavfa adherentes, la mezcla de diferentes tipos de partfculas minerales ayuda tambien a afinar la cantidad de aglutinante acuoso necesaria en la capa que contiene minerales.
A modo de ejemplo solamente, una mezcla adecuada de partfculas minerales puede existir de (en porcentaje en peso):
- entre el 25-40 % de Loes,
- entre el 25-40 % de caolinita, y
- entre el 25-40 % de calcita.
Tfpicamente, una mezcla de este tipo tendra un pH de aproximadamente 7,8 y se unira optimamente con una cantidad de aglutinante de aproximadamente 0,18 veces el peso de la mezcla de partfculas minerales. Esta cantidad de aglutinante muy baja proporciona todavfa una capa adherente que contiene minerales con una fuerte adhesion a la semilla.
En principio, se puede usar cualquier aglutinante acuoso en la capa que contiene minerales de la presente invencion. En una modalidad preferida, el aglutinante acuoso en la capa que contiene minerales es un aglutinante que contiene carbohidrato. Un aglutinante que contiene carbohidratos de este tipo, tiene la ventaja anadida de que proporciona una fuente de carbono para el crecimiento de los microorganismos despues de la hidratacion cuando se plantan. En una modalidad preferida adicional, el aglutinante que contiene carbohidrato se selecciona del grupo que consiste en una goma natural y un producto derivado del almidon. Cualquier goma natural soluble en agua puede usarse, pero de particular interes son la goma arabica, goma ghatti y goma xantana; mas particularmente, la goma xantana. Varios aglutinantes acuosos se conocen, que consisten esencialmente de los productos derivados del almidon. En una modalidad particular, el producto derivado de almidon se selecciona del grupo que consiste en un almidon, una dextrina o una maltodextrina; mas particularmente, un almidon (tal como, tapioca) o una maltodextrina. En aun otra modalidad, el aglutinante acuoso es un producto natural.
En una modalidad, el aglutinante esta presente en 1-50% en peso de la solucion acuosa. Particularmente de aproximadamente 5-30%, mas particularmente de aproximadamente 5-20%. Evidentemente, una mezcla de aglutinantes puede usarse para obtener el aglutinante acuoso. Por ejemplo, si se usan dos aglutinantes, uno de ellos esta preferentemente presente como 30-70% de la cantidad de aglutinante total.
En otra modalidad, el pH del aglutinante acuoso es neutro, tal como un pH entre 6,5 y 8,5, particularmente aproximadamente 7,0. En otra modalidad particular, el pH de la capa que contiene minerales es neutral, tal como un pH entre 6,5 y 8,5, particularmente entre 6,5 y 7,5, mas particularmente aproximadamente 7,0. Por lo tanto, es posible corregir el pH de las partfculas minerales a traves de la seleccion del pH del aglutinante acuoso. Por ejemplo, si la mezcla de partfculas minerales es basico, se puede seleccionar un aglutinante acuoso acido, tal que la capa final que contiene minerales tiene un pH relativamente neutro.
Ademas de permitir la adherencia de los microorganismos secos a las semillas y mejorar su viabilidad y estabilidad, la capa que contiene minerales tiene el beneficio anadido de aumentar el peso y el tamano de las semillas recubiertas. Esto permite el mejor manejo de las semillas recubiertas, por ejemplo, en dispositivos de distribucion de semillas. En una modalidad preferida, la capa que contiene minerales esta presente en una cantidad de al menos 10 % (p/p) de la semilla, mas particularmente al menos 20 % (p/p). En una modalidad adicional, la capa que contiene minerales esta presente en una cantidad de 10 % a 100 % del peso de la semilla (sin recubrir), mas particularmente 20 % a 50 %. Cantidades superiores de la capa que contiene minerales no influyen negativamente en la viabilidad y estabilidad de los microorganismos. Por lo tanto, una ventaja adicional de la presente invencion es que la cantidad de la capa que contiene minerales (y por lo tanto, tambien el volumen final y el peso de las semillas recubiertas acabadas) puede seleccionarse libremente, en funcion del peso final preferido y el volumen de las semillas. Por ejemplo, las semillas de alfalfa pueden recubrirse con una capa que contiene minerales que pesan aproximadamente 30% en peso de las semillas. Por otra parte, las pequenas semillas de plantas de tabaco pueden recubrirse con una capa que contiene minerales de aproximadamente 8000 % del peso de las semillas.
Mientras que la mayona de los metodos de recubrimiento de la tecnica anterior necesitan que los microorganismos secos esten presentes en un portador, tal como el salvado o la turba, la presente invencion puede usarse para recubrir semillas con cualquier tipo de microorganismos secos. Por lo tanto, los microorganismos secos pueden estar presentes en un material portador, tal como salvado, turba o ciertas matrices polimericas, pero tambien pueden estar presentes de por sf. Por ejemplo, microorganismos liofilizadas o secados en horno o esporas secas pueden aplicarse directamente, sin enlazarlos a un primer portador. Cualquier microorganismo beneficioso puede recubrirse con los metodos de la presente invencion. Los ejemplos incluyen microorganismos del genero Rhizobium, Enterobacter, Azospirillum, Pseudomonas, Xanthomas, Bradyrhizobium, etcetera. Los metodos de la presente invencion son especialmente ventajosos, ya que no requieren rehidratacion de los microorganismos secos y/o su portador antes de su aplicacion en el recubrimiento. Ademas, el recubrimiento de la invencion puede comprender nutrientes, preferentemente nutrientes que pueden servir como una fuente de alimento de los microorganismos, una vez que se activan. Evidentemente, especialmente en el caso de aglutinantes organicos o que contienen carbohidratos, el aglutinante en sf puede funcionar tambien como una fuente de crecimiento para los microorganismos una vez que se activan mediante la rehidratacion.
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En otra modalidad particular, el recubrimiento comprende ademas, nutrientes de las plantas.
Inesperadamente, los inventoresencontraron tambien que la viabilidad y la estabilidad de los microorganismos secos puede mejorarse ademas mediante la aplicacion de una capa protectora sobre dicha capa microbiana, en donde dicha capa protectora comprende un aglutinante acuoso y un protector. El protector puede ser un poliol, tal como glicerol o propilenglicol. En una modalidad preferida, el aglutinante acuoso en la capa protectora es un aglutinante que contiene carbohidratos o una cera. En una modalidad particular, el aglutinante acuoso en la capa protectora es un aglutinante que contiene carbohidratos, como se describe en la presente descripcion. En otra modalidad particular, el aglutinante acuoso en la capa protectora es una cera. Cualquier cera dispersable en agua puede usarse, particularmente, una cera natural, tal como la cera de Carnauba. Se asume que las propiedades hidrofobas de las ceras ayudan en la prevencion de la hidratacion de los microorganismos secos. Sin embargo, sorprendentemente, la hidrofobicidad no tiene ningun efecto negativo sobre la hidratacion en la siembra de las semillas recubiertas. Preferentemente, la capa de cera se pone sobre las semillas en una cantidad tal que la pelfcula todavfa contiene poros que le permiten al agua y oxfgeno llegar a las semillas y empezar el proceso de germinacion. En una modalidad preferida, la cera se aplica como una dispersion acuosa que contiene menos de 20%, particularmente menos de 15%, de cera. En una modalidad adicional, dicha dispersion acuosa de cera se aplica en una cantidad de menos de 100 ml, particularmente menos de 50 ml, por kg de semillas. En otra modalidad, se aplica menos de 20 g de cera (peso seco) por kg de semillas, particularmente menos de 10 g, mas particularmente menos de 5 g.
Por ejemplo, una dispersion acuosa de cera deCarnauba de 40% de cera se diluye en agua en una relacion de 1:10 a 1:20 tal que se logra una dispersion acuosa final de 4% a 8% de cera de carnauba. A partir de esta dispersion 25 a 50 ml se pone sobre 1 kg de semillas, en funcion del peso de mil semillas (TSW) y por lo tanto, la superficie total disponible de las semillas.
El metodo de recubrimiento de la invencion puede comprender ademas aplicar una capa superior que comprende una sustancia inerte. La adicion de una capa superior de este tipo impide que las semillas recubiertas se adhieran entre sf, lo que aumenta asf, la capacidad de flujo. Ejemplos de sustancias inertes incluyen sustancias organicas o minerales, tales como talco o mica. Sustancias inertes pueden seleccionarse, por ejemplo, en dependencia del aspecto deseado de las semillas recubiertas. En una modalidad particular, la sustancia inerte se aplica en aproximadamente 0,5 % p/p de las semillas recubiertas.
Opcionalmente, el metodo de la presente invencion comprende ademas el secado de la semilla recubierta. En el caso, las semillas recubiertas se secan, el secado se realiza preferentemente a temperaturas relativamente bajas para evitar danar los microorganismos en el recubrimiento. Las temperaturas de secado tfpicas estan entre 15 °C y 40 °C, preferentemente aproximadamente 30°C. Una ventaja particular de la presente invencion es que la baja cantidad de aglutinante acuoso en la capa que contiene minerales y la baja cantidad de humedad usada en todo el metodo de la invencion, conduce a una etapa de secado que puede ser muy corta o incluso completamente ausente, a pesar de la baja temperatura de secado. Por lo tanto, todo el metodo para llegar a las semillas recubiertas que contienen microorganismos secos, puede acabarse bien dentro de los 15 minutos. Se asume que este marco de tiempo pequeno en donde los microorganismos pueden estar en contacto con la humedad es un contribuyente importante a la viabilidad y estabilidad alta observada del microorganismo.
Evidentemente, los metodos de recubrimiento de la presente invencion son compatibles con varias otras tecnicas de recubrimiento. Por lo tanto, las sustancias adicionales pueden mezclarse en las capas de recubrimiento de la invencion, o aplicarse entre o en la parte superior de ellas. Por ejemplo, la coloracion de las semillas se aplica regularmente para diferenciar los diferentes tipos de semillas entre sf, para ayudar al sembrador en ver las semillas y su distribucion, y para disminuir el atractivo los animales que consumen la semilla, tal como las aves. Consecuentemente, los agentes colorantes pueden anadirse a, por ejemplo la capa que contiene minerales, la capa microbiana, o la capa superior. Evidentemente, los agentes colorantes preferidos no tienen un impacto negativo en la supervivencia, la estabilidad y el crecimiento posterior de los microorganismos. De manera similar, los fertilizantes pueden usarse en los recubrimientos de semillas para aumentar el crecimiento de la planta o los microorganismos. Ademas, las sustancias qmmicas conocidas que protegen la semilla o planta de las plagas pueden anadirse en los recubrimientos de semillas. Las sustancias qmmicas preferidas no tienen un impacto negativo en la supervivencia, la estabilidad y el crecimiento posterior de los microorganismos. Por lo tanto, los metodos de la presente invencion pueden comprender ademas adicionar uno o mas aditivos a la semilla recubierta. Particularmente, estos aditivos se seleccionan del grupo que consiste en un agente colorante, un fertilizante y un agente protector de plagas.
Visto desde un segundo aspecto, la presente invencion proporciona una semilla recubierta obtenible mediante los metodos descritos en la presente descripcion. Las semillas recubiertas de la invencion comprenden al menos una capa que contiene minerales como se describe en la presente descripcion y una capa microbiana que comprende microorganismos secos aplicados a la misma. Como tfpicamente se han secado las semillas recubiertas acabadas, el peso del aglutinante en la capa que contiene minerales tipicamente sera menor que en el momento de la aplicacion. Por ejemplo, cuando se aplica un aglutinante acuoso en una relacion en peso de 0,4 en comparacion con las partfculas minerales, la semilla acabada seca puede contener una cantidad de 0,2 o incluso menor en peso en comparacion con las partfculas minerales. En una modalidad adicional, la relacion en peso del aglutinante a las partfculas minerales es
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45
50
55
60
menor que 0,15, mas particularmente menor que 0,10. En otra modalidad, la relacion en peso del aglutinante a las partfculas minerales esta entre 0,01 y 0,15, particularmente entre 0,03 y 0,10.
En una modalidad particular adicional, las semillas recubiertas de la invencion comprenden
- una capa que contiene minerales que comprende partfculas minerales y un aglutinante, en donde la relacion en peso de dicho aglutinante a dichas partfculas minerales es menor que 0,2, y en donde dichas partfculas minerales comprenden uno o mas elementos seleccionados del grupo que consiste en loes, una caolinita, una heulandita, una pirofilita, una calcita, una perlita, basalto, lava, cristobalita, y esmectita;
- una capa microbiana exterior a dicha capa que contiene minerales; y
- una capa protectora exterior a dicha capa microbiana, en donde dicha capa protectora comprende un aglutinante que contiene carbohidratos y un protector.
La semilla recubierta de la invencion puede comprender adicionalmente una capa superior que comprende una sustancia inerte.
A modo de ejemplo solamente, un proceso de recubrimiento tfpico de conformidad con la invencion puede consistir de las siguientes etapas:
• Preparacion de un aglutinante acuoso, tal como 16,5% de goma xantana, 15% de maltodextrina, o una combinacion de 6,5% de goma xantana y 10% de maltodextrina;
• Obtener partfculas minerales, por ejemplo, partfculas caolinita, partfculas calcita, partfculas loes, o sus combinaciones;
• Opcionalmente recubrir las semillas con una cantidad inicial, minima de aglutinante acuoso;
• Aplicar una capa que contiene minerales a las semillas mediante la adicion de manera simultanea de partfculas minerales y aglutinante acuoso hasta que la capa que contiene minerales tiene el grosor deseado. La aplicacion de la capa que contiene minerales toma en promedio entre 45 y 300 segundos.
• Inmediatamente con posterioridad, los microorganismos secos se anaden como un polvo. Los microorganismos secos se adhieren a la capa adherente que contiene minerales. A medida que el numero de semillas y el numero de unidades formadoras de colonias (CFU) de los microorganismos en el polvo tfpicamente se conoce, la cantidad de polvo puede adaptarse al conteo de CFU final deseado por semilla recubierta. Los tiempos tfpicos de dosificacion estan entre 5 y 15 segundos.
• Una capa protectora puede aplicarse, por ejemplo, que consiste en una mezcla que contiene 80% del aglutinante acuoso descrito anteriormente y 20% de glicerol o propilenglicol. Los tiempos tfpicos de dosificacion estan entre 3 y 5 segundos.
• Una capa superior puede aplicarse, que consiste en por ejemplo mica o talco en aproximadamente 0,5% en peso en comparacion con la semilla. Los tiempos tfpicos de dosificacion estan entre 5 y 15 segundos.
• El recubrimiento de la semilla puede ser acabado con una etapa de secado final. Las temperaturas adecuadas estan entre 15 y 40 °C. El tiempo de secado tfpico esta entre 180 y 300 segundos.
A lo largo del metodo anterior, la relacion en peso del aglutinante acuoso a las partfculas minerales se mantiene por debajo de 0,4.
Como puede verse de lo anterior, el proceso completo, incluyendo la adicion de una capa protectora, una capa superior y el secado, puede acabarse en menos de 5 minutos. Ventajosamente, la presente invencion puede realizarse en dispositivos de recubrimiento o de granulacion estandar que se usan actualmente en el campo.
EJEMPLOS
Se probaron diferentes recubrimientos de conformidad con la presente invencion. El metodo de la tecnica anterior de aplicacion de un aglutinante acuoso a una semilla (es decir, sin partfculas minerales) y aplicacion directamente sobre el mismo de los microorganismos secos se uso como un estandar comparativo. Ademas, se uso un metodo de recubrimiento en donde las partfculas minerales se aplican a las semillas con agua solamente (es decir, sin un aglutinante) antes de la adicion de los microorganismos secos.
Mezclas de aglutinantes usadas para todas las muestras:
Mezcla de xantana:16,5% de goma + 83,5% de agua Mezcla de tapioca:15% de almidon de tapioca + 85% de agua
Combinacion de xantana + tapioca = 50 % mezcla Xantana + 50 % mezcla de Tapioca Todas las muestras se prepararon en un tratador giratorio de semillas
Muestra Goma Xantana: 200 gramos de semillas se humedecieron con 6 gramos de mezcla de Xantana. Despues se anadio 3 gramos de inoculante Rhizobium seco sobre la superficie adherente, seguido de 1 ml de mezcla de Xantana
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
para obtener una buena fijacion. Despues de esto, se anadio 2 gramos de talco para el flujo libre de las semillas. El tiempo total del lote fue 45 segundos.
Muestra Mineral* + agua: 200 gramos de semillas se humedecieron con 5 ml de agua. Despues se anadio 60 gramos de bentonita y se fijo sobre las semillas con 11 ml de agua para obtener una superficie adherente. Despues de esto, se anadio 3 gramos de inoculante Rhizobium seco sobre la superficie. El proceso se acabo con 2 gramos de talco. El tiempo total del lote fue 120 segundos.
Muestra Mineral** + aglutinante: 200 gramos de semillas se humedecieron con 5 gramos de la mezcla de aglutinante. Cuando las semillas fueron adherentes, comenzo la dosificacion de mineral y 60 gramos de mineral se puso sobre las semillas con 11 gramos de la mezcla de aglutinante. Despues, se anadio 3 gramos de inoculante Rhizobium seco sobre la superficie adherente, seguido de 1 gramo de mezcla de aglutinante. Despues, se anadio 2 gramos de talco para acabar el proceso. La relacion de caolinita/loes/calcita en el componente mineral fue 1/3 - 1/3 - 1/3. El tiempo total del lote fue 120 segundos.
Muestra Mineral** + aglutinante + capa protectora: mismo protocolo que el anterior, en donde 1 gramo de mezcla de aglutinante despues de anadir el inoculante se reemplazo por la mezcla protectora. La mezcla protectora fue en ambos casos la mezcla aglutinante citada a la que se anadio 10% de glicerol. El tiempo total del lote fue 120 segundos.
Todas las muestras se secaron hasta un contenido de humedad de menos del 10%.
Determinacion de CFU: CFU se determino 4 dfas despues del tratamiento, despues de almacenar las muestras en condiciones de almacenamiento. CFU se determino mediante la extraccion de las bacterias en una solucion tampon. Esta solucion tampon se diluyo y la dilucion se inoculo en un medio de agar compatible con Rhizobium. Despues de 72 horas de incubacion, se contaron las colonias.
Ejemplo 1
En este experimento, las semillas de alfafa se recubrieron con Rhizobium seco. Para la comparacion, las semillas se recubrieron de conformidad con la tecnica anterior, es decir, usando solamente un aglutinante (en este caso goma xantana) para recubrir la semilla y aplicar a la misma los microorganismos secos. Tambien con propositos comparativos, las partfculas minerales se unieron a las semillas con agua, despues de lo cual se aplicaron microorganismos secos. La bentonita se eligio porque, cuando se aplica junto con el agua, se adhiere bien a las semillas y proporciona una capa adherente en donde pueden pegarse los microorganismos secos. Otros recubrimientos de semillas se produjeron usando los metodos de conformidad con la invencion.
Las capas que contiene minerales (es decir, unido a agua asf como unido a aglutinante) se aplicaron en 30% en peso de la semilla. 0,3 kg de partfculas minerales y 0,085 kg de solucion de aglutinante se aplico a 1 kg de semilla. Por lo tanto, la relacion en peso de aglutinante acuoso a las partfculas de minerales fue 0,283.
La capa protectora, si esta presente, se aplico a 0,5 % del peso de la semilla sin recubrir.
CFU por semilla se determino como se describio anteriormente. Los valores en la tabla son el promedio de dos repeticiones.
Recubrimiento de semillas
Prom. CFU/semilla
Goma xantana
880
Partfculas minerales* + agua
300
Partfculas minerales** + tapioca
6200
Partfculas minerales** + goma xantana
6800
Partfculas minerales** + mezcla de goma xantana y tapioca
6220
Partfculas minerales** + goma xantana + capa protectora (goma xantana + glicerol)
6930
*: Bentonita
**:Mezcla de caolinita, calcita y loes
Los resultados muestran que conteos de CFU mucho mas altos se obtienen cuando las semillas se recubren con los metodos de la invencion, en comparacion con la tecnica anterior en la que los microorganismos secos se unen directamente con solo el aglutinante. Esto subraya el efecto protector de las partfculas minerales. Los resultados muestran ademas la importancia de anadir un aglutinante junto con las partfculas minerales. Ademas, cuando se aplica una capa protectora, los conteos de CFU por semilla aumentan aun mas.
Ejemplo 2
Las semillas se recubrieron como se describio en el ejemplo 1. Los conteos de CFU se determinaron como se describio anteriormente.
Recubrimiento de semillas
CFU/semilla
Goma xantana
1405
Partfculas minerales* + agua
935
Partfculas minerales** + goma xantana
6110
Partfculas minerales** + goma xantana + capa protectora (goma xantana + glicerol)
7465
*:Bentonita
5 **:Mezcla de caolinita, calcita y loes
Los resultados del ejemplo 2 confirman los resultados del ejemplo 1. Semillas recubiertas de conformidad con la invencion (aglutinante +partfculas minerales) muestran conteos de CFU mucho mas altos. Cuando se aplica una capa protectora en la parte superior de los microorganismos secos, aumentan aun mas los conteos de CFU.
10
Ejemplo 3
Las semillas se recubrieron como se describio en el ejemplo 1. Los conteos de CFU se determinaron como se describio anteriormente y representan el promedio de dos repeticiones.
15
Recubrimiento de semillas
Prom. CFU/semilla
Goma xantana
990
Partfculas minerales* + agua
585
Partfculas minerales** + goma xantana
5095
Partfculas minerales** + goma xantana + capa protectora (goma xantana + glicerol)
6385
*:Bentonita
**:Mezcla de caolinita, calcita y loes
Los resultados del ejemplo 2 confirman los resultados de los ejemplos anteriores. Las semillas recubiertas de 20 conformidad con la invencion (aglutinante +partfculas minerales) muestran conteos de CFU mucho mas altos. Cuando se aplica una capa protectora en la parte superior de los microorganismos secos, aumentan aun mas los conteos de CFU.
Ejemplo 4 25
Las semillas se recubrieron con diferentes tipos de aglutinantes y los conteos de CFU se determinaron como se describio anteriormente.
Recubrimiento de semillas
CFU/semilla
Goma xantana
2710
Partfculas minerales** + polivinilpirrolidona
2990
Partfculas minerales** + goma xantana
7465
**: Mezcla de caolinita, calcita y loes 30
Ejemplo 5
Las semillas se recubrieron como se describio anteriormente, usando la mezcla de goma xantana o tapioca como aglutinante. Las partfculas minerales usadas en el recubrimiento fueron ya sea CaC03 o la mezcla anteriormente 35 descrita de caolinita, calcita y loes. Las partfculas minerales se aplicaron a 0,3 kg por semilla sin recubrir. Para el CaC03, se uso 330 g de aglutinante por kg de partfculas minerales (LPR = 0,33). 217 g de aglutinante se uso por kg de la mezcla de partfculas minerales (LPR = 0,217).
Recubrimiento de semillas
CFU/semilla
CaCO3 + goma xantana
1470
CaCO3 + tapioca
1330
Mezcla caolinita/calcita/loes + goma xantana
2430
Mezcla de caolinita/calcita/loes + tapioca
2300
40 Los resultados muestran el efecto beneficioso de la presencia de partfculas minerales con una relacion LPR baja en los recubrimientos de la presente invencion.
Ejemplo 6
Las semillas se recubrieron como se describio en el ejemplo 5, o usando un protocolo modificado en el que la unica diferencia fue que los microorganismos se aplicaron al principio del metodo de recubrimiento.
Recubrimiento de semillas
CFU/semilla
CaCO3 + goma xantana, microorg. al principio
960
CaCO3 + goma xantana, microorg. appl. de conformidad con la invencion
1470
Mezcla caolinita/calcita/loes + goma xantana, microorg. al principio
1600
Mezcla caolinita/calcita/loes + goma xantana, microorg. appl. de conformidad con la invencion
2430
Los resultados muestran claramente el aumento inesperado en la viabilidad cuando los microorganismos se aplican de conformidad con la invencion, es decir, sobre la capa que contiene minerales cuando dicha capa es todavfa adherente, en comparacion con la aplicacion al comienzo del proceso de recubrimiento.
10

Claims (16)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    Reivindicaciones
    1. Un metodo para recubrir una semilla, dicho metodo comprende
    1) aplicar una capa que contiene minerales que comprende partfculas minerales y un aglutinante acuoso a dicha semilla, en donde la relacion en peso de dicho aglutinante acuoso a dichas particulas minerales es menor que 0,4, y
    2) aplicar una capa microbiana que comprende microorganismos secos sobre dicha capa que contiene minerales, mientras que dicha capa que contiene minerales es todavfa adherente;
    para obtener una semilla recubierta en donde la capa microbiana es exterior a la capa que contiene minerales.
  2. 2. El metodo de la reivindicacion 1, en donde dichas partfculas minerales comprenden uno o mas elementos seleccionados del grupo que consiste en loes, una caolinita, una heulandita, una pirofilita, una calcita, una perlita, basalto, lava, cristobalita, y esmectita.
  3. 3. El metodo de la reivindicacion 1 o 2, en donde dichas partfculas minerales comprenden dos o mas elementos seleccionados del grupo que consiste en loes, una caolinita, una heulandita, una pirofilita, una calcita, una perlita, basalto, lava, cristobalita, y esmectita.
  4. 4. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dichas partfculas minerales tienen un tamano granular promedio por debajo de 90 micras.
  5. 5. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende ademas secar la semilla recubierta que comprende la capa microbiana entre 180 y 300 segundos a una temperatura entre 15°C y 40°C.
  6. 6. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende ademas secar la semilla recubierta que comprende la capa microbiana a una temperatura entre 15°C y 40°C; en donde el metodo se realiza en menos de 15 minutos.
  7. 7. El metodo de la reivindicacion 5 o 6, en donde dichas partfculas minerales comprenden uno o mas elementos seleccionados del grupo que consiste en loes, una caolinita, una heulandita, una pirofilita, una calcita, una perlita, basalto, lava, cristobalita, y esmectita.
  8. 8. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho aglutinante acuoso es un aglutinante acuoso que contiene carbohidratos.
  9. 9. El metodo de la reivindicacion 8, en donde dicha capa que contiene minerales tiene un pH de 6,5 a 8,5.
  10. 10. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende ademas
    3) aplicar una capa protectora sobre dicha capa microbiana, en donde dicha capa protectora comprende un aglutinante acuoso y un protector, tal como glicerol o propilenglicol.
  11. 11. El metodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende ademas
    4) aplicar una capa superior que comprende una sustancia inerte, tal como talco o mica.
  12. 12. Una semilla recubierta obtenible por el metodo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
  13. 13. Una semilla recubierta obtenible por el metodo de la reivindicacion 10, la semilla recubierta que comprende
    - una capa que contiene minerales que comprende partfculas minerales y un aglutinante, en donde la relacion en peso de dicho aglutinante a dichas partfculas minerales es menor que 0,4, preferentemente menor que 0,2, y en donde dichas partfculas minerales comprenden uno o mas elementos seleccionados del grupo que consiste en loes, una caolinita, una heulandita, una pirofilita, una calcita, una perlita, basalto, lava, cristobalita, y esmectita;
    - una capa microbiana exterior a dicha capa que contiene minerales; y
    - una capa protectora exterior a dicha capa microbiana, en donde dicha capa protectora comprende un aglutinante que contiene carbohidratos y un protector.
  14. 14. La semilla recubierta de la reivindicacion 13, que comprende ademas una capa superior que comprende una sustancia inerte.
  15. 15. La semilla recubierta de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, que comprende ademas uno o mas aditivos.
  16. 16. La semilla recubierta de la reivindicacion 15, en donde uno o mas aditivos se seleccionan del grupo que consiste en un agente colorante, un fertilizante y un agente protector de plagas.
    11
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