Výživové aditíva a ich použitie

Číslo patentu: U 7331

Dátum: 07.01.2016

Autor: Teren Ján

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Riešenie sa týka výživových rastlinných aditív a ich použitia, pričom sú určené predovšetkým na mimokoreňovú - listovú výživu a sú zvlášť vhodné na aktiváciu činnosti enzýmov a stimuláciu fyziologických procesov priamo súvisiacich s translokáciou a tvorbou culcrov a polysacharidov, niektoré špeciálne spôsoby výživy rastlín, ako i výživu špeciálnych druhov rastlín.Draslík je pre všetky živé organizmy základným prvkom. Z pohľadu fyziológie rastlín je najvýznamnejším katiónom nielen s ohľadom na jeho zastúpenie v rastlinných organizmoch, ale tiež vzhľadom na mimoriadny význam jeho fyziologických a biochemických funkcií. Význam draslíka pre výživu rastlín nepriamo potvrdzuje tiež skutočnosť, že v roku 1985 v USA vydali monografiu R. D. Munsona Potassium in Agriculture, ktorá na 1200 stranách podáva ucelený pohľad na problematiku drashka v poľnohospodárstve.I ked možno vo všeobecnosti konštatovať, že v pôde je pomerne dosť draslíka, jeho podstatná časť je vo viazánej, rastlinami nevyužiteľnej forme. Draselné zlúčeniny nerozpustné vo vode predstavujú tzv. nevýmenný pôdny draslík, ktorý obvykle tvorí 95 , ale i vyšší podiel z jeho celkového obsahu v pôde.Z pohľadu výživy rastlín má najväčší význam tzv. výmenný draslík. Sú to draselné katióny, fyzikálne a chemicky viazané na povrchu koloidov, odkiaľ môžu byť vytesnené katiónmi niektorých solí nachádzajúcich sa v pôdnom roztoku. Obvykle sa uvádza, že výmenný draslík predstavuje len 0,8 až 3 z celkového obsahu draslíka v pôde. V priemere menej než desatinu obsahu výmenného draslíka v pôde predstavuje vodorozpustný draslík, ktorý zodpovedá koncentrácii draselných solí rozpustených v pôdnom roztoku. Výmenný a vodorozpustný draslík sa v pôde nachádza v dynamickej rovnováhe.Základom využiteľnosti draslíka rastlinami je jeho mimoriadne vysoká pohyblivosť, ktorá umožňuje jeho rýchlu distribúciu V rastline. Drashk sa veľmi ľahko pohybuje vo voľnom priestore buniek a pomerne rýchlo tiež prechádza cez rôzne membrány, prechádza cez vodivé rastlinné cievne zväzky (tloém) i ich drevité častiJe dostatočne známe, že v popole rastlín je obsah draslíka značne vysoký. Už aj na základe tohto faktu možno usudzovať, že prítomnosť dostatočného množstva draslíka v prostredí je dôležitým predpokladom optimálnej výživy rastlín. Je známe, že draslík pôsobí na syntézu bielkovín, a to hlavne vtedy, ak je v živnom prostredí dostatok dusíka v amoniakálnej forme. Podobne ako dusík, aj draslík má veľký fyziologický vplyv na činnosť enzýmov priamo zúčastnených na metabolizme cukrov. Je napríklad známe, že výživa draslíkom podstatne ovplyvňuje polymerizáciu sacharidov. Takto možno vysvetliť vysoké nároky okopanín na draslík. Draslík tiež aktivuje transport asimilátov z listov k reprodukčným orgánov. Pôsobí tiež priaznivo na syntézu vitamínov, čo je opäť v súvislosti s priaznivým účinkom na metabolizmus cukrov.Akumulácia cukrov, ktorá sa často objavuje už V počiatočných štádiách deficiencie draslíka, môže byť dôsledkom zníženej syntézy bielkovín. Draslík vplýva i na rastové a formatívne procesy rastlinného tela,o čom svedčí tiež skutočnosť, že na niektorých rastlinách sa pri jeho nedostatku stráca alebo zmenšuje apikálna dominancia. Draslík je nepostrádateľný ako aktivátor enzýmov podieľajúcich sa na metabolizme niektorých peptidových väzieb púčikov v dôsledku deficiencie drashka. Draslíkový katión (K) je podľa názoru biochemikov tým katiónom, ktorý je najúčinnejší pri aktivácii rôznych enzýmových systémov.Napríklad pri porovnávaní aktivačnej schopnosti rôznych jednomocných katiónov na funkciu enzýmu zodpovedného za tvorbu kukuričného škrobu bola aktivačná schopnosť výrazne najvyššia v prípade Ki, pričom postupne klesala cez Rbi, Csi, NH 4, Na a bola najnižšia v prípade lítiového katiónu (LF).Prítomnosť draslíka v živnom prostredí vplýva i na príjem iných prvkov. Je napríklad známe, že v prítomnosti draslíka sa zvyšuje prijímanie dusíka a prehlbuje sa syntéza bielkovín. Pestovatelia zemiakov tiež vedia, že chlorotické prejavy možno zväčša upraviť prihnojením draslíkom. Túto praktickú pestovateľskú skúsenosť je možné vysvetliť tým, že rastliny za prítomnosti draslíka lepšie prijímajú železo a sú tiež schopné ho lepšie využiť pri biosyntéze chlorofylu.Draslík tiež reguluje otváranie prieduchov (tzv. fotodynarnický efekt). S jeho funkciou je spojený aj vznik koreňového vztlaku a permeabilita koreňového systému pre vodu. Pôsobí tiež ako výmenný ión za vodíkový katión Hi, Čím určuje rýchlosť pohybu asimilátov v rastline.Draslík podporuje napučiavanie koloidov, čo je veľmi dôležité pre normálny priebeh látkovej premeny,hlavne pri prenikaní vody do buniek. Zvyšuje hydrofilnosť a hydratáciu protoplazmy. Tým priaznivo ovplyvňuje aj jej schopnosť viazať vodu a znižuje jej viskozitu.Zistilo sa tiež, že meristémové pletivá, embriá, zasobné orgány a mezofyl listov sú veľmi bohaté na obsah draslíka. I na základe týchto skutočností možno predpokladať, že draslík plní významné úlohy rastových prejavoch a pri delení buniek. Boli zistené zaujímavé synergické vzťahy medzi draslíkovým katiónom a obsahom fytohormónov (kyseliny indolyloctovej a tiež kyseliny giberelovej) v rastových vrcholoch. Vzhľadomna uvedené skutočnosti možno nsudzovať, že draslík zohráva rozhodujúcn úlohu V raste meristémových buniek. Patrí medzi tzv. Vegetatívne prvky, ktoré podstatnou mierou ovplyvňujú rastové procesy rastlín. Prítomnosť draslíka VO všetkých aktívne rasnícich pletivách poukazuje na jeho zvlášť Významnú funkciu V metabolizme rastlín.Podarilo sa tiež jednoznačne preukázať vplyv draslíka na asimiláciu oxidu uhličitého a tiež skutočnosť, že drashk stimuluje fotosyntetickú tvorbu kyslíka.Prvým príznakom nedostatku drashka je Výrazne tmavozelené zafarbenie listov až s azúrovo-modrým odtieňom. Zrejme je to podmienené hromadením dusíka V listoch, ktorý podporuje tvorbu chlorofylu, a tým podmieňuje intenzívne zafarbenie listov.Pri nedostatku draslíka V rastlinných bunkách sa hromadí amoniakálny dusík V dôsledku nedostatočnej premeny na aminokyseliny. Hromadenie čpavku pôsobí na rastliny toxicky, zapríčiňuje odumieranie pletív V dôsledku straty Vody. Tomuto procesu obvykle predchádza žltnutie pletív. Žltnutie a odumieranie pletív začína od vrcholu listu a rozširuje sa k jeho bazálnej časti na okrajoch a neskôr i medzi žilami. Charakteristickým príznakom nedostatku draslíka je tzv. okrajová nekróza - spálenie listov. Pri nedostatku draslíka nastáva zlé hospodárenie rastlín s vodou.Draslü( podporuje napučiavanie koloidov V rastlinnej bunke, zvýšenie vnútorného tlaku V rastlinnej bunke(turgor) a zmenšuje vyparovanie vody. Pri silnom nedostatku draslíka pozorujeme vädnutie a ovísanie listov. Je zaujímavé, že toto vädnutie listov, spôsobené deficitom draslíka, pozorujeme i pri dostatočnom zavlažovaní rastlín, napr. i pri hydroponickom pestovaní. Ak rastlina pociťuje nedostatok draslíka, nedostatočne buduje podporné pletivá, dochádza k stenšovaniu bunkových stien, čo sa navonok prejaví lámavosťou stebiel, krátkymi vzdialenosťami internódií, rastliny sú náchylné k poľahnutiu alebo sa lámu a deformujú súkvetia, klasy a pod. Listy V pomere k steblu sú dlhé a hrubšie. Nerovnomerný rast buniek V listoch vyvoláva ich vráskavitosť a podvinovanie ich okrajov. Pozorujeme vädnutie a ovísanie listov.Keďže draslík V rastlinách sa Voľne premiestňuje, na začiatku draslíkového hladovania rastlín sa najprv presúva z dolných listov k rastovému vrcholu. Z týchto dôvodov sa príznaky deficitu objavujú najprv na dolných listoch a ak deficit drashka pokračuje, príznaky sa postupne objavujú i na listoch umiestnených vyššie.V dôsledku slabosti mechanických pletív a hromadením nevyužitých glycidov V listoch sa pri pretrvávajúcom nedostatku drashka tiež znižuje odolnosť rastlín proti chorobám a rastlinným škodcom.Ako zdroje draslíka V súvislosti s výživou rastlín sa najčastejšie používajú draselné soli minerálnych kyselín, predovšetkým chlorid (KCI), síran (K 2 SO 4) a fosforečnan draselný (obvykle KH 1 PO 4). Hlavne V súvislosti s rozvojom výroby a používania kvapalných hnojív sa rozšírilo tiež použitie orto- a polyfosforečnanov draselných. V súvislosti s bezpôdnym - hydroponickým pestovaním a tiež pri špeciálnej zál 1 radníckej výrobe sa používa tiež dusičnan draselný (KNOg). Na špeciálne aplikácie (hlavne pri hydroponickom pestovaní) sa používajú tiež uhličitany draselné, predovšetkým potaš (K 2 CO 3). Na hnojenie draslíkom sa tiež používajú rôzne podvojné soli, z ktorých najväčší praktický význam má síran horečnato-draselný (KZSOzMgSOÁQ,chlorid draselno-sodný, chlorid horečnato-sodno-draselný, tzv. horečnatý kainit a pod.Spomínané anorganické draselné zlúčeniny sú tiež súčasťou prakticky všetkých vyrábaných tuhých a kvapalných viaczložkových hnojív.Nevýhodou uvedených draselných hnojív je ich Výrazne iónový charakter, obsah ďalšieho biogénneho prvku, ktorého aplikácia nemusí byť vždy žiaduca, väčšinou Výrazné ovplyvnenie vodivosti, nekrotické prejavy pri prekročení hraničnej koncentrácie soli vo foliárnom postreku, s výnimkou fosforečnanov tiež ich značná korózna agresivita proti kovom, vo väčšine prípadov nízka rozpustnosť vo vode (pri 20 °C KCI 25,5 g, K 2 SO 4 10 g, KNO 3 24,1 g, KHSO 4 33,8, K 2 CO 3 52,6 g na 100 g roztoku), nevhodná chemická reakciaRiešenie podľa ÚV 3356 (PÚV 195 - 2002) popisuje kvapalné koncentráty draslíka určené predovšetkým na foliárnu aplikáciu na báze roztokov draselných solí kyseliny Z-hydroxy-l,2,3-propántriovej,(ROOCCH 2)2 C(OH)COOR, kde R mohol byť vodíkový alebo draselný katión. Výhodou koncentrátov draslíka (CUKROVITAL K 400) podľa tohto riešenia bolo predovšetkým to, že organická forma draslíka bola mimoriadne vhodná na stimuláciu procesov plnohodnotného fyziologického vyzrievania plodov, podporovala významné zvyšovanie kvality, skladovateľnosti, vyfarbenia plodov a poľnohospodárska prax osobitne oceňovala priaznivý vplyv aplikácie prípravkov podľa riešenia na Výrazné zvyšovanie obsahu Cukrov V plodoch. Draselné prípravky tohto typu sa odporúčalo aplikovať 2 až 4 týždne pred predpokladaným zberom, pričom zvlášť dobré výsledky sa dosahovali pri ošetrení viniča, jadrového ovocia, cukrovej repy a plodovej zeleniny. Aj keď agrochemické výsledky a tiež fyzikálno-chemické vlastnosti koncentrátov draslíka podľa riešenia boli veľmi dobré, prekážkou ich širokého uplatnenia V podmienkach poľnohospodárskej praxe bola ich relatívne vysoká cena, vyplývajúca predovšetkým s ceny jednej so základných surovín - kyseliny 2-hydroxy-l,2,3-propántriovej, tzv. citrónovej.Pokračujúcim chemicko-technologickým a agro-biologickým výskumom v predmetnej problematike sa zistilo, že priaznivé Vlastnosti draselných solí uvedených karboxylových kyselín je možné využiťi V súvislosti s výživou rastlín základnými živinami, pričom na jej báze je možné pripravovať i fázovo Vysoko stabil 10né kvapalné koncentráty draslíka. Ako vhodné sa ukázalo používať pri príprave kvapalných koncentrátov podľa dráslíka kyselinu metánovú, tzv. mrávčiu - HCOOH, takže koncentráty obsahujú jej draselnú soľ HCOOK. Riešenie, ktoré je predmetom ÚV 6698 (PÚV 77 - 2013), už našlo i uplatnenie V rastlinnej produkcii (CUKROSTIMUL, PROCUKOR).Teraz sa zistilo, že pokiaľ sa ako nosič draslíka použije kyselina askorbová, účinnosť aplikovaných rastlinných živín sa zvýši a významne sa podporia procesy fyziologického Vyzrievania plodov, zvýši sa ich kvalita, skladovateľnosť, vyfarbenie a podstatne sa V nich zvýši obsah cukrov.Podstatou výživových aditív podľa tohto riešenia je, že tieto obsahujú draselnú soľ kyseliny askorbovej.Kyselina askorbová je chemicky y-laktón kyseliny Z-oxo-L-(à-gulónovej (I).Chemické označenie kyseliny askorbovej Však zodpovedá iba jednej z ôsmich teoretických možností, pričom je možné ju odVodzoVať od každej hexózy, ktorá má na Ca) a C 6) konfiguráciu, zhodnú s kyselinou gulónovou.Oba enolické hydroxyly na Ca) a CG) podmieňujú kyselinový charakter a redukčnú schopnost kyseliny askorbovej. Kyselina askorbová tvorí neutrálne soli (na CW).Kyselina askorbová sa vplyvom už i slabých oxidačných činidiel oxiduje na kyselinu dehydro-askorbovú(II), t. j. y-laktón kyseliny 2,3-dioxo-()-glukónovej. Výstižnejší by bol názov kyselina bís-dehydroaskorbová, pretože tu ide o dimér, V ktorom sú oXo-skupiny hydratované a zúčastňujú sa tvorby diméru za vzniku dioxánového kruhu.Pri značnom zjednodušení je možné štruktúru kyseliny askorbovej znázorňovať takto zKyselina askorbová je biela kryštalická látka, Výrazne kyslej chuti, ktorá sa topí pri teplote 192 °C. Je opticky aktívna (uD -24 °), Vo vode je dobre rozpustná, nerozpúšťa sa V benzéne a Chloroforme. Správa sa ako silná jednosýtna kyselina.Je známejšia pod označením Vitamín C, pričom z prejavu karencie tohto vitamínu (skorbut) je odvodený tiež jej názov. Existencia jej antiskorbutového pôsobenia sa jednoznačne preukázala až V roku 1912 umelým vyvolaním skorbutu u morčiat pri absencii čerstvej potravy, hoci protiskorbutové pôsobenie citrónov, čerstvého ovocia a zeleniny bolo známe už niekoľko storočí.O izolácii kyseliny askorbovej a jej vlastnostiach ako prví referovali V rokoch 1918 - 1923 Zilva a Hardena. Prvá syntéza kyseliny askorbovej bola realizovaná Harworthom a Hirstom a tiež Reichsteinom a spolupracovmkmi, pričom od Harwortha pochádza i jej označenie ako kyselina askorbová.V prírodných zdrojoch sa kyselina askorbová nachádza tiež vo viazanej forme, nazývanej ako askorbigén,ktorý sa podarilo po prvý raz izolovať z kelu V roku 1956.Dnes sa kyselina askorbová získava výlučne syntetickými postupmi, pričom sa Vychádza z glukózy. Tá sa V prvom stupni najprv katalyticky, za zvýšeného tlaku redukuje na D-sorbitol, pričom sorbitol sa následne biologicky (obvykle pôsobením baktérie Bacterium xylinum) oxiduje na L-sorbózu. Tá sa vo forme diacetonidu oXiduje manganistanom draselným alebo chlćrovým Vápnom na kyselinu 2,3,4,6-diacetón-2-oXo-L-gulónovú, ktorá hydrolýzou prechádza na kyselinu Z-oxo-L-gulónovú. Enolizácia a laktonizácia na kyselinu L 10-askorbovú sa uskutočňuje účinkom silných kyselín, bez prístupu vzduchu a za chladenia.Experimentálne sa potvrdilo, že draselná soľ kyseliny askorbovej je Veľmi dobre rozpustná V 0 vode, čo umožňuje na jej základe prípravu kvapalných koncentrátov drashka charakterizovaných vysokým obsahom draselnej zložky V chlór neobsahujúcej forme. Potvrdilo sa tiež, že Vodné roztoky tejto draselnej soli i pri Vysokých koncentráciách vykazujú dobrú fázovú stabilitu, a to i pri teplotách blízkych teplote bodu mrazu vody.Preukázalo sa tiež, že draselná soľ askorbovej kyseliny je stabilná i V prítomnosti väčšiny základných, sekundárnych i stopových rastlinných živín, ako i ďalších stimulujúcich a aditívnych látok a agrochemikálií.Nezanedbateľná je tiež sekvestračná účinnosť aditív podľa riešenia, čo priaznivo ovplyvňuje hlavne Využiteľnosť rnikroživín.Prakticky sa tiež potvrdilo, že pri príprave draselnej soli askorbovej kyseliny možno používať bežne dostupné draselné alkálie, ako sú hydroxid draselný a/ alebo niektorý z uhličitanov draselných.Poľnohospodárskou praxou sa tiež potvrdila vysoká tolerantnosť askorbátov k rastlinám, čo zrejme priamo súvisí s príbuznosťou kyseliny askorbovej k biosystémom a rastlinnej ríši.Výhoda draselného aditíva podľa riešenia sa prejaví tiež Vtedy, ak je potrebné rastlinám dodať draslík V rýchlo prij ateľnej forme, pričom prihnojenie niektorou z ďalších rastlinných živín je nežiaduce (napr. V období, keď je vhodné aktivovať fyziologické procesy priamo súvisiace s translokáciou a tvorbou culcrov a polysacharidov). Potvrdilo sa, že použitie predmetných výživových aditív môže mať tiež Význam hlavne V súvislosti s foliárnym prihnojovaním draslíkom, ako aj V spojitosti s hydroponickým pestovaním rastlín.Preukázalo sa, že hlavne foliárne ošetrenie rastlín výživovými aditívarni V zmysle riešenia prináša- zvýšenie refraktometrickej sušiny a di gescie cukru,- zlepšenie senzorických vlastností a vyfarbenia ovocia a plodovej zeleniny,- podstatné zníženie obsahu nežiaducich dusičnanov a chlorídov V plodoch,- zlepšenie vyzretia drevnej hmoty Viniča, V sadoch, škôlkach a tiež pri pestovaní lesných drevín (V tejto súvislosti sa tiež zvýši odolnosť ošetrovaných rastlín proti mrazom),- koncentráty sú tiež zdrojom organicky viazaného a rastlinami dobre využiteľného uhlíka,- pri ošetrení dekoratívnych rastlín sa aplikáciou dosahuje ich väčšia trvanlivosť a zvýši sa tiež pevnosť stopiek.Použitie výživových aditívov predmetného typu môže tiež ideálne plniť špecifické požiadavky pri pestovaní submerzných rastlín (napr. akvaristických rastlín, rastlín pestovaných V dekoratívnych jazierkach a podobne), kde aplikácia minerálnych solí drashka (hlavne dusičnanu, síranu a fo sforečnanov draselných) je často zdrojom viacerých ťažkostí.Výživové aditíva podľa riešenia sú tiež zdrojom rastlinami využiteľného uhlíka. Aplikačné roztoky pripravené za použitia výživových aditívov podľa riešenia majú prakticky neutrálnu chemickú reakciu, V porovnaní s draselnými soľami bežne používaných minerálnych kyselín V podstatne menšej miere ovplyvňujú soľnatosť systémov (menší Vplyv na EC) a vyznačujú sa nízkym nekrotizačným účinkom na ošetrované rastliny.Výživové aditívy podľa riešenia V plnej miere spĺňajú kritériá na pestovanie biopotravín, ich výroba má bezodpadový charakter a ich použitie nie je zdrojom znečisťovania životného prostredia - produkty sú bezbalastné.S cieľom prípravy výživového aditíva podľa riešenia sa postupovalo tak, že do sklenenej banky vybavenej rniešadlom a teplomerom sa predložilo 380,5 g Vody a za miešania sa pridalo 379 g technickej kyseliny askorbovej (Farmakon - Olomouc). Potom sa za stáleho miešania cez prikvapkávaciu nálevku postupne pridalo 253,5 g 49,7 Vodného roztoku technického hydroxidu draselného. V dôsledku neutralizačnej reakcie teplota reakčnej zmesi dosiahla 45 °C, pričom sa získal číry, svetlohnedý roztok draselnej soli kyseliny askorbovej, alkalickej reakcie (pH 11 / 28,4 °C).Pre pripravené Výživové aditívum V zmysle riešenia bol charakteristická jeho dobrá fázová stabilita. Jeho merná hmotnosť pri teplote miestnosti bola 1,278 g/cm 3. Pripravené aditívum obsahoval 133,4 g KZO V litri.V zaujme určenia neutralizačnej mohutnosti technickej kyseliny askorbovej sa do kadinky umiestnenej na laboratórnej magnetickej miešačke navážilo 1 739,25 mg technickej kyseliny askorbovej (Farmakon - Olomouc) a pridalo sa 648,35 g destilovanej Vody, V dôsledku čoho došlo k rozpusteniu návažky kyseliny. Po

MPK / Značky

MPK: C05G 1/00, C05F 11/10

Značky: výživově, použitie, aditiva

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/7-u7331-vyzivove-aditiva-a-ich-pouzitie.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Výživové aditíva a ich použitie</a>

Podobne patenty