RU2845351C1 - Method of producing plant growth biostimulants, phytohormones, antistress agents from seaweed - Google Patents
Method of producing plant growth biostimulants, phytohormones, antistress agents from seaweedInfo
- Publication number
- RU2845351C1 RU2845351C1 RU2024133111A RU2024133111A RU2845351C1 RU 2845351 C1 RU2845351 C1 RU 2845351C1 RU 2024133111 A RU2024133111 A RU 2024133111A RU 2024133111 A RU2024133111 A RU 2024133111A RU 2845351 C1 RU2845351 C1 RU 2845351C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seaweed
- enzymes
- extract
- phytohormones
- enzymatic hydrolysis
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к сельскому хозяйству, к технологии переработки морских водорослей и касается способа получения из морских водорослей сложных полисахаридов, фитогормонов, витаминов, полифенолов, органических кислот, антимикробных и антистрессовых агентов, стимуляторов роста растений, других биоактивных веществ, имеющие агрономическое значение, в виде экстракта, усиленного гуминовыми веществами из торфа. Экстракт морских водорослей, полученный путем мягкого ферментативного кислотного гидролиза с ацетатным или цитратным буфером и обогащенный жидким гуматом калия или натрия, представляет собой новый класс агроресурсов, расширяя набор способов и методов эффективного сельскохозяйственного производства для увеличения продуктивности культурных растений и улучшения качества урожая.The invention relates to agriculture, to the technology of processing seaweeds and concerns a method for obtaining complex polysaccharides, phytohormones, vitamins, polyphenols, organic acids, antimicrobial and anti-stress agents, plant growth stimulants, and other bioactive substances of agronomic importance from seaweeds in the form of an extract enhanced with humic substances from peat. The seaweed extract obtained by mild enzymatic acid hydrolysis with an acetate or citrate buffer and enriched with liquid potassium or sodium humate represents a new class of agricultural resources, expanding the range of methods and techniques for efficient agricultural production to increase the productivity of crops and improve the quality of the harvest.
Произведенный из морских водорослей конечный продукт в комбинации с торфяным гуматом калия или натрия богат фитогормонами и регуляторами роста растений, а именно ауксины, гиббереллины, цитокинины, абсцизовая кислота, этилен, бетаин и полиамины. Значительное количество научных работ в мире было посвящено исследованию влияния биологической активности различных компонентов морских водорослей и гуминовых веществ на развитие растений. Ауксин известен своим положительным воздействием на развитие корневой системы. Цитокинины запускают быстрое деление клеток. Тем самым способствуют росту и развитию корней, цветов и плодов. Гиббереллины стимулируют прорастание и поддерживают развитие стеблей и цветов. Бетаины стимулируют синтез хлорофилла.The final product made from seaweed in combination with potassium or sodium peat humate is rich in phytohormones and plant growth regulators, namely auxins, gibberellins, cytokinins, abscisic acid, ethylene, betaine and polyamines. A significant number of scientific works in the world have been devoted to the study of the influence of biological activity of various components of seaweed and humic substances on plant development. Auxin is known for its positive effect on the development of the root system. Cytokinins trigger rapid cell division. Thus, they promote the growth and development of roots, flowers and fruits. Gibberellins stimulate germination and support the development of stems and flowers. Betaines stimulate the synthesis of chlorophyll.
Польза от применения экстракта морских водорослей и гуминовых веществ часто связана именно с повышением устойчивости растений к абиотическим стрессам. Основными абиотическими факторами, которые отрицательно влияют на урожайность, являются засуха, экстремальные температуры, дефицит элементов минерального питания, засоление.The benefits of using seaweed extract and humic substances are often associated with increased plant resistance to abiotic stress. The main abiotic factors that negatively affect crop yields are drought, extreme temperatures, mineral deficiency, and salinization.
Проведенными в последние годы научными исследованиями удалось выявить целый ряд положительных эффектов применения биоактивных соединений морских водорослей и торфа. Очень часто неблагоприятные абиотические факторы вызывают окислительный стресс, возникающий в результате избыточного образования активных форм кислорода (АФК). Они выступают в качестве факторов повреждения ДНК, липидов, углеводов и белков, а также вызывают нарушение передачи сигналов в клетках. В ответ в растении запускаются механизмы антиоксидантной защиты. Многочисленные исследования показывают, что биоактивные соединения обладают способностью снижать уровень абиотического стресса у растений. Например, показано, что полисахариды, экстрагированные из водорослей, повышают устойчивость растений к хлоридному засолению. Кроме того, в условиях засоления добавление полисахаридов снижало степень окислительного повреждения растений за счет уменьшения проницаемости мембран и перекисного окисления липидов, а также благодаря увеличению активности супероксиддисмутазы (СОД), гваякол-пероксидазы и каталазы (КАТ), участвующих в нейтрализации АФК. Отмечено повышение активности СОД (на 47 и 181% соответственно) в газонной траве в результате ежемесячного применения экстракта морских водорослей и гуминовых веществ. Это сопровождалось увеличением скорости фотосинтеза и привело к улучшению качества газона. Подобные эффекты отмечены и при изучении влияния внекорневой подкормки экстрактом морских водорослей и жидким гуматом на газонную траву во время длительных интервалов между поливами и в условиях засоления. Кроме того, устойчивость к засухе и засолению приписывалась кумулятивным эффектам, в частности, более высокой фотохимической активности, связанной с минеральным составом биоактивных соединений и регуляторами роста, такими как цитокинины и АБК, усиленным ростом корня и изменением его морфологии, накоплением неструктурных углеводов, что улучшало метаболизм и осмотическую регуляцию. Также было отмечено накопление пролина. Следовательно, экстракт морских водорослей вместе с гуминовыми веществами способны выступать в роли регуляторов ответных реакций растений на действие неблагоприятных факторов.Scientific research conducted in recent years has revealed a number of positive effects of using bioactive compounds of seaweed and peat. Very often, adverse abiotic factors cause oxidative stress resulting from excessive formation of reactive oxygen species (ROS). They act as factors damaging DNA, lipids, carbohydrates and proteins, and also disrupt signal transmission in cells. In response, antioxidant defense mechanisms are launched in the plant. Numerous studies show that bioactive compounds have the ability to reduce the level of abiotic stress in plants. For example, it has been shown that polysaccharides extracted from algae increase plant resistance to chloride salinity. In addition, under salinity conditions, the addition of polysaccharides reduced the degree of oxidative damage to plants by reducing membrane permeability and lipid peroxidation, as well as by increasing the activity of superoxide dismutase (SOD), guaiacol peroxidase and catalase (CAT), which participate in the neutralization of ROS. An increase in SOD activity (by 47 and 181%, respectively) was noted in turf grass as a result of monthly application of seaweed extract and humic substances. This was accompanied by an increase in the rate of photosynthesis and led to an improvement in the quality of the lawn. Similar effects were noted when studying the effect of foliar feeding with seaweed extract and liquid humate on turf grass during long intervals between waterings and under salinity conditions. In addition, resistance to drought and salinity was attributed to cumulative effects, in particular, higher photochemical activity associated with the mineral composition of bioactive compounds and growth regulators such as cytokinins and ABA, enhanced root growth and changes in its morphology, accumulation of non-structural carbohydrates, which improved metabolism and osmotic regulation. Accumulation of proline was also noted. Therefore, seaweed extract together with humic substances are capable of acting as regulators of plant responses to adverse factors.
Экстрагированные без изменения их химической структуры и молекулярно-массового распределения из биомассы водорослей каррагинаны и альгинаты содержат широкий спектр органических соединений, включающий несколько распространенных аминокислот, в том числе аспарагиновую и глютаминовую кислоты, аланин. Альгиновая кислота, ламинаран и маннитол составляют почти половину общего содержания углеводов в полученном конечном продукте. Морские водоросли также содержат большой набор витаминов, которые могут использоваться растениями. В них присутствуют витамины С, В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В3 (никотиновая кислота), В12, D3, Е, К, пантотеновая, фолиевая и фолиниевая кислоты. Витамин А отсутствует, однако встречаются его предшественники - каротин и фукоксантин.Extracted from algae biomass without changing their chemical structure and molecular weight distribution, carrageenans and alginates contain a wide range of organic compounds, including several common amino acids, including aspartic and glutamic acids, alanine. Alginic acid, laminaran and mannitol make up almost half of the total carbohydrate content in the final product. Seaweed also contains a large set of vitamins that can be used by plants. They contain vitamins C, B1 (thiamine), B2 (riboflavin), B3 (nicotinic acid), B12, D3, E, K, pantothenic, folic and folinic acids. Vitamin A is absent, but its precursors, carotene and fucoxanthin, are present.
Как показывают исследования, альгинаты не только влияют на свойства почвы, но и способствуют росту полезных грибов. Так, альгинатные олигосахариды, продуцируемые в результате ферментативного расщепления альгиновой кислоты, оказывают сильное стимулирующее воздействие на рост гиф и удлинение арбускулярных микоризных (AM) грибов. Установлено, что как красные, так и бурые и зеленые водоросли содержат соединения, которые играют положительную роль в развитии микоризы у высших растений.As studies show, alginates not only affect the properties of the soil, but also promote the growth of beneficial fungi. Thus, alginate oligosaccharides produced as a result of the enzymatic breakdown of alginic acid have a strong stimulating effect on the growth of hyphae and the elongation of arbuscular mycorrhizal (AM) fungi. It has been established that both red and brown and green algae contain compounds that play a positive role in the development of mycorrhiza in higher plants.
В экстракте морских водорослей и жидком гумате торфа содержится более 60 микроэлементов и питательных веществ. В первую очередь - это калий, азот, фосфор, йод, марганец, молибден и бор. Хелатная форма позволяет питательным веществам легко усваиваться.Seaweed extract and liquid peat humate contain more than 60 microelements and nutrients. First of all, these are potassium, nitrogen, phosphorus, iodine, manganese, molybdenum and boron. The chelated form allows nutrients to be easily absorbed.
Некоторые соединения, полученные из морских водорослей, обладают антибиотическими свойствами и содержат антимикробные агенты, применение которых предохраняет растения от болезней и вредителей, в частности от корневой гнили и мозаичной болезни.Some compounds derived from seaweeds have antibiotic properties and contain antimicrobial agents, the use of which protects plants from diseases and pests, in particular from root rot and mosaic disease.
Позитивное влияние торфяных гуматов на увеличение урожайности, на повышение качества сельхозпродукции, на сопротивляемость растений к заболеваниям и неблагоприятным воздействиям среды, на эффективность внесения комплексных минеральных удобрений изучено давно. Торфяные гуматы, вследствие их более простого химического строения (в отличие от гуминовых кислот), легко усваиваются растениями, хорошо растворимы в воде, быстро включаются в процессы метаболизма на клеточном уровне. Это приводит к активизации обмена веществ, улучшает проницаемость клеточных мембран, облегчает проникновение питательных веществ (в том числе минеральных) внутрь клеток.The positive effect of peat humates on increasing crop yields, improving the quality of agricultural products, plant resistance to diseases and adverse environmental impacts, and the efficiency of applying complex mineral fertilizers has been studied for a long time. Peat humates, due to their simpler chemical structure (unlike humic acids), are easily absorbed by plants, are highly soluble in water, and are quickly included in metabolic processes at the cellular level. This leads to the activation of metabolism, improves the permeability of cell membranes, and facilitates the penetration of nutrients (including minerals) into cells.
Многофункциональная структура гуматов обусловила их разностороннюю направленность действия на растение и почву. Гуматы влияют на растения прямо и косвенно. Прямой эффект выражается в повышении активности ферментов дыхания, синтеза белков и углеводов, активизации обменных процессов, увеличении проникновения питательных веществ через поры и мембраны клетки растений. Гуматы замедляют отдачу воды клетками и одновременно поддерживают в них соответствующую степень гидратации, увеличивают содержание хлорофилла, продуктивность фотосинтеза и транспирации, что приводит к ускорению роста и развития растений. Косвенный эффект выражается во влиянии их на формирование почвенной структуры, активизацию микрофлоры, улучшение водно-физических свойств почвы, тепловой режим, повышение коэффициента использования минеральных удобрений, связывание токсических агентов путем образования весьма прочных высокомолекулярных комплексных соединений.The multifunctional structure of humates has determined their versatile action on plants and soil. Humates affect plants directly and indirectly. The direct effect is expressed in the increased activity of respiratory enzymes, protein and carbohydrate synthesis, activation of metabolic processes, and increased penetration of nutrients through the pores and membranes of plant cells. Humates slow down the release of water by cells and simultaneously maintain the appropriate degree of hydration in them, increase the chlorophyll content, productivity of photosynthesis and transpiration, which leads to accelerated growth and development of plants. The indirect effect is expressed in their influence on the formation of soil structure, activation of microflora, improvement of water-physical properties of soil, thermal regime, increase in the coefficient of use of mineral fertilizers, binding of toxic agents by forming very strong high-molecular complex compounds.
Гуматы и экстракт морских водорослей позволяют получить урожай наиболее эффективным и наименее затратным способом: путем максимального использования внутренних резервов растений, полного раскрытия их биопотенциала. Биологическая активность экстрагированных соединений вызывает активный синтез ферментов и обмен веществ. Это приводит к увеличению количества доступных питательных веществ, к повышению содержания протеинов, витаминов, сахаров, аминокислот. Улучшаются вкусовые и питательные качества продукции растениеводства.Humates and seaweed extract allow to obtain a harvest in the most effective and least expensive way: by maximum use of internal reserves of plants, full disclosure of their biopotential. Biological activity of extracted compounds causes active synthesis of enzymes and metabolism. This leads to an increase in the amount of available nutrients, to an increase in the content of proteins, vitamins, sugars, amino acids. The taste and nutritional qualities of plant products are improved.
Совместное применение гуматов и биоактивных соединений, полученных из морских водорослей, позволяет активизировать иммунную систему, растение более успешно противостоит резким перепадам температур и влажности, снижается заболеваемость. В полевых и вегетационных опытах при обработке растений пестицидами в смеси с гуматами выявлено снижение угнетающего действия пестицидов на культурные растения, уменьшение накопления пестицидов в конечной продукции растениеводства. Кроме того, по результатам научных исследований, гуматы с экстрактом морских водорослей подавляют размножение некоторых видов болезнетворных микроорганизмов.The combined use of humates and bioactive compounds obtained from seaweeds helps to activate the immune system, the plant more successfully resists sudden changes in temperature and humidity, and the incidence of diseases decreases. In field and vegetation experiments, when treating plants with pesticides mixed with humates, a decrease in the inhibitory effect of pesticides on crops and a decrease in the accumulation of pesticides in the final crop products were revealed. In addition, according to the results of scientific research, humates with seaweed extract suppress the reproduction of some types of pathogenic microorganisms.
Совместное применение гуматов и биоактивных соединений, полученных из морских водорослей, приводит к стимуляции роста и развития растений, повышению усвояемости питательных веществ из почвы, поэтому в этом случае достигается высокая эффективность внесения комплексных минеральных удобрений даже при уменьшении их дозировок.The combined use of humates and bioactive compounds obtained from seaweeds leads to stimulation of plant growth and development, increased absorption of nutrients from the soil, therefore, in this case, high efficiency of application of complex mineral fertilizers is achieved even with a reduction in their dosages.
Известен способ [1] получения биоактивных соединений из морских водорослей, по которому морские водоросли подвергают обработке хлороформом измельченного до размера частиц 0,03-0,20 мм воздушно-сухого сырья влажностью 9 мас. % в аппарате Сокслета в течение 8 часов. Далее обезжиренный водорослевый остаток высушивают при 40°С, измельчают до фракции менее 0,01 мм и экстрагируют ацетоном при 50°С в две стадии по 60 мин с гидромодулем 1:20 при постоянном перемешивании. Полученный ацетоновый экстракт концентрируют на роторном испарителе до густого состояния и добавляют дистиллированную воду в расчете 50 мл на 100 г водорослей для получения водного полифенольного экстракта.A method [1] for obtaining bioactive compounds from seaweed is known, according to which seaweed is subjected to chloroform treatment of air-dried raw materials crushed to a particle size of 0.03-0.20 mm with a moisture content of 9 wt.% in a Soxhlet apparatus for 8 hours. Then the defatted seaweed residue is dried at 40°C, crushed to a fraction of less than 0.01 mm and extracted with acetone at 50°C in two stages for 60 min with a water module of 1:20 with constant stirring. The resulting acetone extract is concentrated on a rotary evaporator to a thick state and distilled water is added at a rate of 50 ml per 100 g of seaweed to obtain an aqueous polyphenol extract.
Недостатком данного способа является агрессивная экстракция полифенолов, при которой разрушаются другие агрономически ценные биоактивные соединения.The disadvantage of this method is the aggressive extraction of polyphenols, which destroys other agronomically valuable bioactive compounds.
Известен способ [2] производства удобрений из морских растений, по которому водоросли ферментируются при температуре 15÷40°С в течение от 24 до 240 часов. Потом настаивают в воде при весовом соотношении твердой фазы к воде от 1:50 до 1:3.A method [2] for producing fertilizers from sea plants is known, according to which algae are fermented at a temperature of 15÷40°C for 24 to 240 hours. Then they are infused in water with a weight ratio of solid phase to water from 1:50 to 1:3.
Недостатком данного способа является длительность процесса и неэффективная экстракция биоактивных соединений.The disadvantage of this method is the length of the process and ineffective extraction of bioactive compounds.
Известен способ [3] получения продукта из бурых морских водорослей, по которому предварительно производят замачивание сырья в воде при температуре 35÷40°С в течение 12 ч, потом промывание водорослевой массы, кислотную обработку водорослевой массы растворами органических кислот, промывку водорослевой массы, щелочной гидролиз в водном экстракте, последующую непрерывную гомогенизацию, нейтрализацию пищевыми кислотами, пастеризацию, при этом после замачивания сырья в воде отделяют водорослевую массу, промывают и отжимают, а водный экстракт фильтруют, после кислотной обработки дополнительно отделяют кислотный экстракт и нейтрализуют до РН 5,5÷7,5 с последующей очисткой от образовавшихся солей, перед щелочным гидролизом проводят смешение промытой водорослевой массы с очищенным нейтрализованным кислотным и фильтрованным водным экстрактами, нейтрализацию гомогената осуществляют до рН 4,0÷7,5, после чего смесь охлаждают и подвергают ферментативному гидролизу. Ферментативный гидролиз проводят с использованием ферментов класса гидролаз.A method is known [3] for obtaining a product from brown seaweed, according to which the raw material is first soaked in water at a temperature of 35÷40°C for 12 hours, then washed, the algal mass is acidically treated with solutions of organic acids, the algal mass is washed, alkaline hydrolysis in an aqueous extract is carried out, followed by continuous homogenization, neutralization with food acids, pasteurization, while after soaking the raw material in water, the algal mass is separated, washed and squeezed out, and the aqueous extract is filtered, after acid treatment, the acid extract is additionally separated and neutralized to a pH of 5.5÷7.5, followed by purification from the formed salts, before alkaline hydrolysis, the washed algal mass is mixed with purified neutralized acid and filtered aqueous extracts, the homogenate is neutralized to a pH of 4.0÷7.5, after which the mixture is cooled and subjected to enzymatic hydrolysis. Enzymatic hydrolysis is carried out using enzymes of the hydrolase class.
Недостатком данного способа является длительность каждого этапа и сложность процесса, когда для получения конечного продукта применены последовательно и кислотный гидролиз, и щелочной гидролиз, и ферментативный гидролиз с многократной промывкой и нейтрализацией на каждом этапе.The disadvantage of this method is the duration of each stage and the complexity of the process, when acid hydrolysis, alkaline hydrolysis, and enzymatic hydrolysis with multiple washing and neutralization at each stage are used sequentially to obtain the final product.
Наиболее близким к заявляемому изобретению, является способ [4] получения экстракта морских водорослей путем ферментативного гидролиза в водной среде с последовательным применением трех разных ферментов (целлюлаза, глюкоамилаза, протеаза). Способ позволяет получить из морских водорослей биоактивные вещества, включая фитогормоны, полисахариды и аминокислоты, но не лишен недостатков. Описанный в прототипе способ ферментативного гидролиза в водной среде требует длительного времени на проведение, так как проходит в три последовательных этапа (12-96 часов - первый, 6-25 часов - второй, 6-48 часов - третий). Кроме того, инактивация ферментов проводится путем нагревания экстракта до 100°С на каждом этапе, что может приводить к разрушению сложных органических соединений и витаминов.The closest to the claimed invention is the method [4] for obtaining an extract of seaweeds by enzymatic hydrolysis in an aqueous medium with the sequential use of three different enzymes (cellulase, glucoamylase, protease). The method allows obtaining bioactive substances from seaweeds, including phytohormones, polysaccharides and amino acids, but is not without drawbacks. The method of enzymatic hydrolysis in an aqueous medium described in the prototype requires a long time to carry out, since it takes place in three successive stages (12-96 hours - the first, 6-25 hours - the second, 6-48 hours - the third). In addition, the inactivation of enzymes is carried out by heating the extract to 100 ° C at each stage, which can lead to the destruction of complex organic compounds and vitamins.
Представленный способ решает задачу увеличения безопасного экстрагирования агрономически полезных биоактивных соединений из морских водорослей без изменения их химической структуры и молекулярно-массового распределения, предлагает эффективную по времени проведения технологию при оптимальных условиях рН и температуры.The presented method solves the problem of increasing the safe extraction of agronomically useful bioactive compounds from seaweeds without changing their chemical structure and molecular mass distribution, and offers a time-efficient technology under optimal pH and temperature conditions.
Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.
Для получения из морских водорослей сложных полисахаридов, фитогормонов, витаминов, полифенолов, органических кислот, антимикробных и антистрессовых агентов, стимуляторов роста растений, других биоактивных веществ, имеющие агрономическое значение, в виде экстракта, усиленного гуминовыми веществами из торфа, используются массовые виды водорослей Черного и Азовского морей - филлофора, порфира, каллитамнион, цераниум, всего около 270 видов многоклеточных зеленых, бурых, красных донных водорослей. Собранные водоросли, включая штормовые выбросы, тщательно промывают пресной водой для удаления солей, песка, камней и других примесей. Промытые водоросли механически измельчают (механоактивируют) до мелкого состояния для облегчения и ускорения последующей экстракции биоактивных веществ. Процесс ферментативного гидролиза с использованием ферментов (амилазы, протеазы, пектиназы, целлюлазы, альгинатлиазы, бетаглюконазы) в мягкой кислотной среде с ацетатным или цитратным буфером при строгом соблюдении кислотно-щелочного баланса, рН 4÷6, и температурного режима 40°÷60°С при постоянном перемешивании в течение 6-12 часов используется для экстракции первичных и вторичных питательных элементов, микроэлементов, витаминов, фитогормонов, антистрессовых агентов и других биоактивных соединений. После экстракции полученный раствор сливается и фильтруется для удаления крупных частиц и осадка. Для инактивации металлопротеазных ферментов, предотвращая дальнейшее разрушение биоактивных соединений в конечном продукте, вместо нагревания и пастеризации применяется фторид натрия или ЭДТА в низких концентрациях, что считается безопасным в сельскохозяйственной продукции. Для корректировки рН и стабилизации экстракта вместо раствора щелочей используется жидкий торфяной гумат калия или натрия, что позволяет не только стабилизировать раствор, получить желаемый рН (5,5÷7,0), но и дополнительно обогатить конечный продукт гуминовыми веществами для увеличения продуктивности растениеводства и улучшения качества урожая.To obtain complex polysaccharides, phytohormones, vitamins, polyphenols, organic acids, antimicrobial and anti-stress agents, plant growth stimulants, and other bioactive substances of agronomic importance from seaweeds in the form of an extract enhanced with humic substances from peat, the following mass species of seaweeds from the Black and Azov Seas are used: phyllophora, porphyra, callithamnion, ceranium, a total of about 270 species of multicellular green, brown, and red bottom algae. The collected seaweeds, including storm discharges, are thoroughly washed with fresh water to remove salts, sand, stones, and other impurities. The washed seaweeds are mechanically crushed (mechanically activated) to a fine state to facilitate and accelerate the subsequent extraction of bioactive substances. The process of enzymatic hydrolysis using enzymes (amylase, protease, pectinase, cellulase, alginate lyase, beta-glucanase) in a mild acidic medium with acetate or citrate buffer with strict adherence to the acid-base balance, pH 4-6, and temperature conditions of 40°-60°C with constant stirring for 6-12 hours is used to extract primary and secondary nutrients, microelements, vitamins, phytohormones, anti-stress agents and other bioactive compounds. After extraction, the resulting solution is drained and filtered to remove large particles and sediment. To inactivate metalloprotease enzymes, preventing further destruction of bioactive compounds in the final product, sodium fluoride or EDTA in low concentrations is used instead of heating and pasteurization, which is considered safe in agricultural products. To adjust the pH and stabilize the extract, liquid peat humate of potassium or sodium is used instead of an alkali solution, which allows not only to stabilize the solution, obtain the desired pH (5.5 ÷ 7.0), but also to additionally enrich the final product with humic substances to increase crop productivity and improve crop quality.
Пример реализации заявленного способа получения из морских водорослей сложных полисахаридов, фитогормонов, витаминов, полифенолов, органических кислот, антимикробных и антистрессовых агентов, стимуляторов роста растений, других биоактивных веществ, имеющие агрономическое значение, в виде экстракта, усиленного гуминовыми веществами из торфа.An example of the implementation of the claimed method for obtaining complex polysaccharides, phytohormones, vitamins, polyphenols, organic acids, antimicrobial and anti-stress agents, plant growth stimulants, and other bioactive substances of agronomic importance from seaweeds in the form of an extract enhanced with humic substances from peat.
В реактор помещают промытые измельченные механоактивированные морские водоросли. Заливают 0,1% водным раствором хлористоводородной (уксусной, лимонной, яблочной, щавелевой) кислоты, добавляют ацетатный или цитратный буфер для поддержания рН на уровне 4,0÷6,0 и нагревают до 40°÷60°С при постоянном перемешивании. Ферментный препарат (амилаза, протеаза, пектиназа, целлюлаза, альгинатлиаза, бетаглюконаза) вносят в виде раствора или порошка и поддерживают необходимый уровень рН и температуры в течение 6-8 часов для обеспечения ферментативного гидролиза морских водорослей. После завершения гидролиза полученный раствор сливается, фильтруется и химически инактивируется раствором ЭДТА или фторида натрия. Стабилизация раствора, коррекция рН и обогащение гуминовыми соединениями осуществляется путем применения жидкого торфяного гумата калия или натрия.Washed, crushed, mechanically activated seaweed is placed in the reactor. A 0.1% aqueous solution of hydrochloric (acetic, citric, malic, oxalic) acid is poured in, an acetate or citrate buffer is added to maintain the pH at 4.0 ÷ 6.0 and heated to 40 ° ÷ 60 ° C with constant stirring. An enzyme preparation (amylase, protease, pectinase, cellulase, alginate lyase, beta glucanase) is added as a solution or powder and the required pH and temperature are maintained for 6-8 hours to ensure enzymatic hydrolysis of the seaweed. After hydrolysis is complete, the resulting solution is drained, filtered and chemically inactivated with a solution of EDTA or sodium fluoride. Stabilization of the solution, pH correction and enrichment with humic compounds is carried out by using liquid peat humate of potassium or sodium.
Ниже приводим характеристики биологически активных веществ в полученном конечном продукте: Below are the characteristics of biologically active substances in the resulting final product:
Питательные веществаNutrients
1. Основные питательные вещества1. Essential Nutrients
Азот (N): около 1,0%. Необходим для общего роста и развития растений, азот способствует росту листьев и стеблей.Nitrogen (N): about 1.0%. Necessary for the overall growth and development of plants, nitrogen promotes the growth of leaves and stems.
Фосфор (Р): около 0,5%. Важен для развития корней, цветения и плодоношения.Phosphorus (P): about 0.5%. Important for root development, flowering and fruiting.
Калий (К): около 1,0%. Необходим для устойчивости к болезням, регулирования водного режима и общей жизнеспособности растений.Potassium (K): about 1.0%. Necessary for disease resistance, water regulation and overall plant viability.
2. Второстепенные питательные вещества.2. Minor nutrients.
Кальций (Са): около 0,3%. Поддерживает структуру клеточной стенки и улучшает развитие корней.Calcium (Ca): about 0.3%. Maintains the structure of the cell wall and improves root development.
Магний (Mg): около 0,2%. Необходим для фотосинтеза и активации ферментов.Magnesium (Mg): about 0.2%. Necessary for photosynthesis and enzyme activation.
Сера (S): около 0,1%. Важна для синтеза белка и работы ферментов.Sulfur (S): about 0.1%. Important for protein synthesis and enzyme function.
3. Микроэлементы3. Microelements
Железо (Fe): около 0,05%. Решающее значение для производства хлорофилла и общего здоровья растений.Iron (Fe): about 0.05%. Crucial for chlorophyll production and overall plant health.
Марганец (Mn): около 0,02%. Поддерживает фотосинтез и работу ферментов.Manganese (Mn): about 0.02%. Supports photosynthesis and enzyme function.
Цинк (Zn): около 0,02%. Важен для выработки гормона роста и активности ферментов.Zinc (Zn): about 0.02%. Important for the production of growth hormone and enzyme activity.
Медь (Cu): около 0,005%. Необходим для фотосинтеза и работы ферментов.Copper (Cu): about 0.005%. Necessary for photosynthesis and enzyme function.
Бор (В): около 0,005%. Важен для формирования клеточной стенки и репродуктивного развития.Boron (B): about 0.005%. Important for cell wall formation and reproductive development.
Молибден (Мо): около 0,002%. Поддерживает фиксацию азота и работу ферментов.Molybdenum (Mo): about 0.002%. Supports nitrogen fixation and enzyme function.
Витамины и органические соединенияVitamins and organic compounds
1. Витамины1. Vitamins
Комплекс витаминов группы В: включает В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В6 (пиридоксин) и В12 (кобаламин). Эти витамины играют роль в метаболизме растений и стрессоустойчивости.B vitamin complex: includes B1 (thiamine), B2 (riboflavin), B6 (pyridoxine) and B12 (cobalamin). These vitamins play a role in plant metabolism and stress resistance.
2. Органические кислоты.2. Organic acids.
Альгинат: способствует улучшению структуры почвы и удержанию влаги.Alginate: helps improve soil structure and moisture retention.
Аминокислоты: включает различные аминокислоты, такие как глицин, аланин и глютаминовая кислота, которые поддерживают рост растений и устойчивость к стрессам.Amino Acids: Includes various amino acids such as glycine, alanine and glutamic acid, which support plant growth and stress resistance.
ФитогормоныPhytohormones
1. Ауксины. Индол-3-уксусная кислота (ИУК): способствует развитию и удлинению корней, влияя на деление и рост клеток.1. Auxins. Indole-3-acetic acid (IAA): promotes the development and elongation of roots by influencing cell division and growth.
2. Цитокинины. Кинетин и зеатин: стимулируют деление клеток и способствуют росту побегов, улучшая общее состояние растений и повышая урожайность.2. Cytokinins. Kinetin and zeatin: stimulate cell division and promote shoot growth, improving the overall health of plants and increasing yields.
3. Гиббереллины. Гибберелловая кислота (GA): способствует удлинению стебля и повышает всхожесть.3. Gibberellins. Gibberellic acid (GA): promotes stem elongation and increases germination.
4. Абсцизовая кислота. Абсцизовая кислота (ABA): помогает в борьбе со стрессом и регулирует расход воды в растениях.4. Abscisic acid. Abscisic acid (ABA): helps combat stress and regulates water consumption in plants.
Другие биологически активные соединенияOther biologically active compounds
1. Бета-глюканы. Усиливает защитные механизмы растений и повышает устойчивость к болезням.1. Beta-glucans. Strengthens plant defense mechanisms and increases resistance to diseases.
2. Полисахариды. Поддерживают здоровье почвы и рост растений, улучшая усвоение питательных веществ и удерживая влагу.2. Polysaccharides: Support soil health and plant growth by improving nutrient absorption and moisture retention.
Окончательные характеристики.Final specifications.
Уровень рН: обычно поддерживается в пределах от 5,5 до 6,0.pH level: usually maintained between 5.5 and 6.0.
Цвет: Темно-коричневая до зеленоватого жидкость.Colour: Dark brown to greenish liquid.
Запах: Слабый, характерный запах морских водорослей.Odor: Faint, characteristic seaweed odor.
Консистенция: Прозрачная или слегка мутная жидкость, в зависимости от концентрации и состава.Consistency: Clear or slightly cloudy liquid, depending on concentration and composition.
Список документов, цитированных в отчете о поиске: List of documents cited in the search report:
Ерохин В.Е. Предварительные данные по исследованию гиббереллинов водорослей.Erokhin V.E. Preliminary data on the study of algal gibberellins.
Ерохин В.Е., Чурилов Ю.С. Перспективы использования черноморских водорослей для получения лектинов.Erokhin V.E., Churilov Yu.S. Prospects for the use of Black Sea algae for obtaining lectins.
В.А. Лукьянов, А.И. Стифеев. Прикладные аспекты применения микроводорослей а агроценозе.V.A. Lukyanov, A.I. Stifeev. Applied aspects of using microalgae in agrocenosis.
Т.Г. Шибаева, Е.Г. Шерудило, А.Ф. Титов. Экстракты морских водорослей как биостимуляторы растений.T.G. Shibaeva, E.G. Sherudilo, A.F. Titov. Seaweed extracts as plant biostimulants.
Юркевич М.Г., Сидорова В.А., Дубровина И.А. Влияние применения экстрактов бурой морской водоросли Fucus на плодородие почв и продуктивность растений.Yurkevich M.G., Sidorova V.A., Dubrovina I.A. Effect of application of extracts of brown seaweed Fucus on soil fertility and plant productivity.
Metting В., Rayburn W.R., Raynand Р.А. Algae and agriculture. Metting V., Rayburn W.R., Raynand R.A. Algae and agriculture.
RU 2741634 C1, 24.07.2020.RU 2741634 C1, 24.07.2020.
RU 2161599 C2, 10.06.1998.RU 2161599 C2, 10.06.1998.
RU 2790975 C1, 08.02.2022.RU 2790975 C1, 08.02.2022.
CN112538511A, 26.01.2021.CN112538511A, 26.01.2021.
Claims (6)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2845351C1 true RU2845351C1 (en) | 2025-08-18 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2044770C1 (en) * | 1992-12-29 | 1995-09-27 | Мещерякова Аделия Леонидовна | Process for preparing biologically active substances from biomass or chlorella microalga |
| US20200329749A1 (en) * | 2018-05-14 | 2020-10-22 | Nutriomix, Inc. | Seaweed meal and method of making the same |
| RU2741634C1 (en) * | 2020-07-24 | 2021-01-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» | Method for producing a biologically active polyphenol complex from arctic brown algae |
| EP4268609A1 (en) * | 2022-04-28 | 2023-11-01 | TEAGASC, The Agriculture and Food Development Authority | A method of preserving seaweed |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2044770C1 (en) * | 1992-12-29 | 1995-09-27 | Мещерякова Аделия Леонидовна | Process for preparing biologically active substances from biomass or chlorella microalga |
| US20200329749A1 (en) * | 2018-05-14 | 2020-10-22 | Nutriomix, Inc. | Seaweed meal and method of making the same |
| RU2741634C1 (en) * | 2020-07-24 | 2021-01-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова» | Method for producing a biologically active polyphenol complex from arctic brown algae |
| EP4268609A1 (en) * | 2022-04-28 | 2023-11-01 | TEAGASC, The Agriculture and Food Development Authority | A method of preserving seaweed |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| И.А.Кадникова Н.М.Аминина, А.М.Рогов. Ферментированная обработка морских водорослей - Перспективный способ получения кормовых добавок для марикультуры. Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья:материалы VI Всероссийской конференции. 22-24 апреля 2014 г./под ред. Н.Г.Базарновой, В.И.Маркина. - Барнаул: Изд. Алт.ун-та, 2014, с.415 - 416. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2020103735A4 (en) | A Stress-resistant Organic Soil Amendment with Biostimulation and Its Preparation Method | |
| CN104945107B (en) | A kind of seaweed water soluble fertilizer and its method of administration | |
| Chatzissavvidis et al. | Role of algae in agriculture | |
| KR101482038B1 (en) | Method for manufacturing sulfer fertilizer and sulfer fertilizer thereof | |
| KR101799780B1 (en) | Method for Manufacturing Plant Nutrient Containing Mineral Element | |
| CN105344708A (en) | Remediation method for heavy metal contaminated soil of saline and alkaline land | |
| KR101732080B1 (en) | A Manufacturing Method Of Composition Of Fluid Fertilizer | |
| KR101225890B1 (en) | Manufacturing method of functionality-strengthened liquid fertilizer using seaweed | |
| CN107176865A (en) | The sweetened liquid fertilizer method of preparation and use of marine alga earthworm hydrolyzate efficient bio-active | |
| CN107673855A (en) | A kind of biological carbon energy Water soluble fertilizer and preparation method thereof | |
| CN107258423B (en) | A kind of implantation methods of selenium-rich apocarya | |
| RU2845351C1 (en) | Method of producing plant growth biostimulants, phytohormones, antistress agents from seaweed | |
| KR100927314B1 (en) | How to grow tomatoes with high calcium content and good commerciality | |
| KR102094460B1 (en) | Root Crops Nutritional Supplements containing Charcoal Powder, Fulvic Acid and Microbial Agent for Preventing Salt Damage and Manufacturing method thereof | |
| CN107114177A (en) | A kind of implantation methods of zinc-rich Zhanhua winter jujube | |
| CN118724649A (en) | Liquid organic fertilizer for improving guava quality and preparation method thereof | |
| KR101872494B1 (en) | nutrient agent for promoting growth of crop and cultivating method | |
| Dawa et al. | Response of Tomato Plants to Irrigation with Magnetized Water and some Foliar Application Treatments under Drip Irrigation System: 1-Vegetative Growth and Chemical Constituents of Leaves. | |
| CN111285731A (en) | Synergistic seaweed fertilizer with effervescence effect and preparation method thereof | |
| El-Bably | Effect of some natural material additives on growth and flowering of tuberose (Polianthes tuberosa, L.) bulbs | |
| Soliman et al. | Role of some nutrients and yeast spraying, as well as girdling and leaf defoliation on fruiting of Early Sweet grapevines | |
| KR100915300B1 (en) | The cultivation method of apples having the high content of calcium and the excellent value of commodities | |
| CN113845388A (en) | Special water-soluble fertilizer for organic sweet potatoes and preparation method thereof | |
| RU2820870C1 (en) | Composition and method of producing liquid organomineral fertilizer | |
| Mutar et al. | Role of organic foliar fertilizer spraying in vegetative growth, yield and quality of two hybrids of cauliflower |