TITLUL PROIECTULUI: ADER 25.4.1 ,,TEHNOLOGIE DE OBŢINERE A BIOFERTILIZANŢILOR ȘI/SAU BIOINSECTICIDELOR, DESTINATǍ SISTEMELOR DE PRODUCŢIE ECOLOGICE” Studiu tehnologic privind tehnologiile actuale in domeniul obtinerii de biofertilizanti / bioinsecticide CONDUCATOR PROIECT: Institutul Național de Cercetare – Dezvoltare pentru Mașini și Instalații Destinate Agriculturii și Industriei Alimentare – (INMA Bucureşti) PARTENER 1: Institutul de Cercetare - Dezvoltare pentru Protecţia Plantelor Bucureşti (ICDPP Bucureşti)
Transcript
TITLUL PROIECTULUI: ADER 25.4.1 ,,TEHNOLOGIE DE OBŢINERE A BIOFERTILIZANŢILOR
ȘI/SAU BIOINSECTICIDELOR, DESTINATǍ SISTEMELOR DE PRODUCŢIE ECOLOGICE”
Studiu tehnologic privind tehnologiile actuale in domeniul obtinerii de biofertilizanti / bioinsecticide
CONDUCATOR PROIECT:Institutul Național de Cercetare – Dezvoltare pentru Mașini și Instalații Destinate Agriculturii și Industriei Alimentare – (INMA Bucureşti)
PARTENER 1:Institutul de Cercetare - Dezvoltare pentru Protecţia Plantelor Bucureşti(ICDPP Bucureşti)
Faza 1 - Fundamentarea tehnico-stiintifica a tehnologiilor deobtinere biofertilizanti (stimulatori de crestere) si/ saubioinsecticide cu aplicabilitate practica in agriculturaecologica; Stabilirea tehnologiei si a parametrilor tehnici aiacesteia in vederea obtinerii biofertilizantilor (stimulatorilorde crestere) si/ sau bioinsecticidelor ecologice
Activitate 1.1
Studiu tehnologic privind tehnologiile actuale in domeniul obtinerii de biofertilizanti/bioinsecticide
Activitate 1.2
Elaborarea unei baze de date cu plantele utilizate in agricultura ecologica, care continsubstante bioactive cu rol de biofertilizant/bioinsecticid si stabilirea plantelor cu aplicabilitate practica
Activitate 1.3
Stabilirea tehnologiei de obtinere a biofertilizantilor / bioinsecticidelor si a parametrilortehnici pentru cele doua echipamente: extractor de biofertilizanti concentrati si echipament de distilat cu abur saturat umed sub presiune pentru obtinere uleiuri volatile
CUPRINS: 1. TEHNOLOGIILE ACTUALE IN DOMENIUL OBTINERII DE BIOFERTILIZANTI SI/SAU BIOINSECTICIDE
1.1. Factorii care influenţeazǎ obţinerea extractelor vegetale cu rol biofertilizator si/sau bioinsecticid
1.2. Tehnologia de prelucrare a plantelor medicinale pentru obţinerea extractelor
1.3 Tehnici de extractie a compusilor bioactivi din plantele medicinale
2. BAZA DE DATE CU PLANTELE MEDICINALE UTILIZATE IN AGRICULTURA ECOLOGICA
2.1. Plante medicinale cu potential de utilizare ca biofertilizanti (stimulatori de crestere) si/sau bioinsecticide
2.2. Substanţele bioactive extrase din plantele medicinale
2.3. Bolile si daunatorii culturilor de leguminoase
2.4. Baza de date privind utilizarea extractelor vegetale in protectia culturilor de leguminoase
3. STABILIREA TEHNOLOGIEI DE OBTINERE A BIOFERTILIZANTILOR / BIOINSECTICIDELOR SI A PARAMETRILOR TEHNICI PENTRU CELE DOUA ECHIPAMENTE
3.1. Tema de cerinte privind solutiile constructive ale echipamentelor de obtinere a extractelor vegetale cu rolbiofertilizator si/sau bioinsecticid
3.2. Protocol de testare a acțiunii extractelor vegetale asupra germinației semințelor si creșterii radiculare ȋn vederea evaluării efectului stimulator/inhibitor
4.CONCLUZII
Bibliografie
1.TEHNOLOGIILE ACTUALE IN DOMENIUL OBTINERII DE BIOFERTILIZANTI SI/SAU BIOINSECTICIDE
Factorii care influenţeazǎ obţinerea extractelor vegetale cu rol biofertilizator si/sau bioinsecticid
La prepararea extractelor, în mod deosebit, trebuie să se ţină cont de influenţa urmatorilor factori:
•natura solventului: solvenţii trebuie să dizolve şi să extragă cu randament ridicat majoritateacomponentelor active şi să conţină cât mai puţine materii inerte fără valoare terapeutică; cei maiutilizaţi solvenţi folosiţi în industria extractelor vegetale sunt: apa, alcool 50% sau 70% (pentru uleiurivolatile, hidrocarburi, taninuri, alcaloizi baze şi săruri ale acestora, glicozizi, rezine, clorofila etc.),eter etilic (pentru alcaloizi baze, rezine, uleiuri volatile etc.), ulei, vin, otet;
•gradul de mărunţire a plantei: cu cât produsul vegetal este adus la un grad de măruntire maiavansat, cu atât suprafaţa de contact este mai mare, deci extracţia este completă; pentru soluţiileextractive apoase se recomandă mărunţrea în funcţie de produsul vegetal;
•raportul dintre cantitatea de planta si solvent: Farmacopeea Română prevede
concentraţii de până la 6% pentru extractele apoase, de 20% pentru majoritatea tincturilor şi de 10%pentru tincturile preparate din produse vegetale care conţin substanţe puternic active;
•timpul de contact dintre plantă şi solvent: diferă în funcţie de tehnica de extracţie aplicată, dar şide tipul de extract; pentru extractele apoase este de 5-6 ore, iar pentru cele alcoolice de 6-10 zile;
•efectul agitarii: prin agitare se scurtează timpul de obţinere a extractului;
•temperatura la care se lucreaza: influentează în mod pozitiv randamentul de extracţie, datorităcreşterii solubilităţii principiilor active la cald; Farmacopeea Română prevede extracţia unor principiitermostabili, la temperatura de 90-100°C, în cazul infuziilor şi a decocturilor;
•separarea amestecului şi modul de recuperare a compuşilor activi din reziduul solid.
1.TEHNOLOGIILE ACTUALE IN DOMENIUL OBTINERII DE BIOFERTILIZANTI SI/SAU BIOINSECTICIDE Tehnici de extracție a compușilor bioactivi din plantele medicinale
Extracţia este operaţia de separare parţialǎ sau totalǎ a componentelor unui amestecpe baza diferenţei de solubilitate în unul sau mai multi dizolvanţi.
Procesul de extracţie a substanţelor bioactive din plantele medicinale are loc prinrealizarea a două principii de bază, şi anume:▪ Dizolvarea substanţelor protoplasmatice, în timpul atingerii dintre solvent şi celulele
mărunţite.▪ Extracţia propriu-zisă este complexă prin pătrunderea solventului în celulele întregi.
Tehnologiile moderne de obţinere a substanţelor bioactive din plante medicinalepresupun: randamente optime de extracţie dar şi o calitate superioară a substanţelorextrase, calitate cât mai apropiată de starea lor din produsul vegetal.
Eficienţa tehnicilor convenţionale (extracţia Soxhlet, macerarea, percolarea, distilarea)şi neconvenţionale (extracţia cu ultrasunete, cu impulsuri electrice, cu microunde, cufluide supercritice şi subcritice, cu solvenţi de extracţie) depinde în cea mai maremǎsurǎ de autenticitatea plantelor, de compoziţia chimicǎ a substanţelor bioactive, demodalitatea şi succesiunea operaţiilor de prelucrare a plantelor, de natura şi volumulsolventului utilizat la extracţie, de temperatura, de timpul de extracţie dar şi dedimensiunile fragmentelor [5].
Perfecționarea tehnicilor de extracție prin percolare, cu solvenț de extracție și distilareȋn vid oferǎ posibilitatea valorificǎrii optime a tuturor produselor vegetale. Acestetehnici sunt aplicabile pentru obținerea de substanțe biologic active care permitvalorificarea superioarǎ a plantelor medicinale
1.TEHNOLOGIILE ACTUALE IN DOMENIUL OBTINERII DE BIOFERTILIZANTI SI/SAU BIOINSECTICIDE Tehnici de extracție a compușilor bioactivi din plantele medicinale
Extracția Soxhlet este cea mai cunoscută tehnică care se efectuează practic într-unaparat de extracţie cu acelaşi nume compus dintr-un balon, un corp de extractie si unrefrigerent ascendent, legate intre ele (fig. 9) [4]. Extracţia cu aparatul Soxhlet are locîn trei etape: prima etapă este atingerea punctului de fierbere de către solvent ( probaeste introdusă în solvent); a doua etapă constă în urcarea cartuşului deasuprasolventului (aburii de solvent coboară în cartuş şi preia substanţele solubile); şi a treiaetapă este cea de concentrare, (solventul recuperat este evaporat la un volum mic.
Macerarea constǎ în tratarea produsului vegetal mǎrunţit cu o cantitate necesarǎ desolvent, menţinerea în contact pe o duratǎ determinatǎ (macerate ȋn apǎ 8-12 ore),concomitent cu agitare continuǎ sau intermitentǎ şi apoi separarea soluţiei extractivede reziduu prin filtrare sau decantare. În cazul maceratelor în soluţii de altǎ naturǎ(alcool, ulei, vin, oţet), timpul de macerare se mǎreşte, putând ajunge la câtevasǎptǎmâni
Percolarea este procesul prin care se extrag substanţele bioactive din plante, la rece,folosind solvent în contracurent. Procesul care are loc se desfasoara astfel: înainte casolventul să devinǎ saturat în substanţe bioactive extrase, el este deplasat de un altstrat de solvent în care produsul vegetal suferǎ o macerare de scurtǎ duratǎ şi cedeazǎîncǎ o parte din substanţele bioactive. Acest proces este continuu, fiecare porţiune desolvent adǎugat venind în contact cu produsul vegetal pânǎ la epuizarea completǎ aacestuia.
1.TEHNOLOGIILE ACTUALE IN DOMENIUL OBTINERII DE BIOFERTILIZANTI SI/SAU BIOINSECTICIDE
Tehnici de extracție a compușilor bioactivi din plantele medicinale
Distilarea este o metodǎ convenţionalǎ de extragere a uleiurilor volatile din plantelemedicinale şi aromatice. Aceasta este definitǎ ca un proces de separare acomponentelor unui amestec care se bazeazǎ pe diferenţa dintre temperaturile devaporizare a constituenţilor, respectiv apa şi uleiul la distilarea plantelor medicinale.
Distilarea se poate realiza în trei moduri:
- distilare cu apǎ, prin fierberea amestecului de plante şi apǎ, condensarea vaporilorrezultaţi şi separarea uleiului de apǎ;
- distilare cu apǎ şi abur, la care aburul obţinut prin evaporarea unei cantitǎţi de apǎtrece prin şarja de plante;
- distilare cu abur sub presiune furnizat de un generator extern, procedeu denumit ȋnliteratura de specialitate şi antrenare cu vapori [1].
Procesul distilǎrii cu abur este aplicabil la multe plante medicinale şi aromatice carecresc în ţara noastrǎ. Extracţia uleiurilor volatile prin acest proces depinde decaracteristicile diferite ale plantelor dar şi de parametrii principali ai procesului,presiune şi temperaturǎ, care sunt diferiţi.
Distilator cu condensatormultitube
1.TEHNOLOGIILE ACTUALE IN DOMENIUL OBTINERII DE BIOFERTILIZANTI SI/SAU BIOINSECTICIDE Tehnici de extracție a compușilor bioactivi din plantele medicinale
Extracția asistatǎ de microunde se foloseşte tot mai mult în extracţia următorilorcompuşi activi: terpenele, alcaloizii, flavonele, glicozidele şi uleiurile esenţiale dinmateriale vegetale.
Extracţia asistată de microunde (MAE) este o tehnică relativ recentă, care utilizeazăenergia microundelor pentru a încălzi solventul şi proba în vederea creşterii rateitransferului de masă dintre substanţele dizolvate din matricea probei şi solvent,contribuind la trecerea mai uşoară a acestora în solvent. În figura 5 se prezintă modulde încălzire a probei de material vegetal şi solventului, în figura 5 a prin conducţierespectiv figura 5 b cu microunde.
Firma RONEXPRIM produce echipamente de laborator cît și industriale (fig.6) pentruextracția de substanțe bioactive și uleiuri volatile din plante medicinale si aromatice.
1.TEHNOLOGIILE ACTUALE IN DOMENIUL OBTINERII DE BIOFERTILIZANTI SI/SAU BIOINSECTICIDE Tehnici de extracție a compușilor bioactivi din plantele medicinale
Extracția asistată de ultrasunete (UAE) este una dintre cele mai importante tehnici folositepentru extracţia compuşilor valoroşi din materialele vegetale. Această metodă este utilăpentru extracţia constituenţilor termic sensibili care sunt folosiţi în industria alimentară, înobtinerea de produse cu rol biofertilizator / bioinsecticid, produsele de îngrijire corporală,cosmetică şi industria farmaceutică [3, 5].
Metoda de extracţie cu ultrasunete este bazatǎ pe principiul osmozei şi difuziunii activateultrasonic, având un randament de extracţie crescut şi implică utilizarea de ultrasunete, cufrecvenţe variind de la 20 kHz la 2000 kHz, aceastea crescând permeabilitatea pereţilorcelulari şi producând liza celulelor, favorizând astfel extracţia de compuşi biologic activi [3].
În prezent, majoritatea sistemelor de extracţie folosite pe scarǎ largǎ în laboratoaresunt alcǎtuite din bǎi sonice sau sonde cu ultrasunete care lucreazǎ în serie sau în flux,aşa cum se prezintǎ în figura 7. [13].
1.TEHNOLOGIILE ACTUALE IN DOMENIUL OBTINERII DE BIOFERTILIZANTI SI/SAU BIOINSECTICIDE Tehnici de extracție a compușilor bioactivi din plantele medicinale Firma HIELSCHER din Germania [7], produce procesoare cu ultrasunete industriale
la amplitudini foarte mari, de până la 200 μm care pot fi ușor de rulat în modcontinuu si sonotrode cu ultrasunete pentru amplitudini mai mari.
Echipamentele de extractie cu ultrasunete, prezentate in fig. 8, se bazează peprincipiul cavitației acustice. Aplicarea ultrasunetelor de mare putere la lichide șireziduuri duce la cavitație intensă și forțe de forfecare. Într-o tulpină cu frunze,muguri, flori și alte părți vegetale, celulele vegetale sunt perturbate de forțele deforfecare cu ultrasunete pentru a elibera compușii bioactivi. Extracția cuultrasunete este o tehnică extrem de eficientă și fiabilă pentru izolareacompușilor bioactivi din plante. Aplicarea undelor cu ultrasunete este untratament mecanic, care este non-toxic, sigur, cu randament ridicat, producție decalitate, timp rapid de procesare și ecologic [7].
Avantajele extracției cu ultrasunete sunt: randament mare; calitate superioară;nici o degradare termică (non-termică); extracție rapidă (în câteva minute);operație simplă și sigură; extracția verde [7].
1.TEHNOLOGIILE ACTUALE IN DOMENIUL OBTINERII DE BIOFERTILIZANTI SI/SAU BIOINSECTICIDE Tehnici de extracție a compușilor bioactivi din plantele medicinale
Extracția cu fluide supercritice, în special dioxid de carbon, din materii solide este procedeul celmai răspândit pentru produsele alimentare (cafea, ceai,etc), ingrediente alimentare (arome,uleiuri volatile, coloranti, extracte bogate în vitamine, etc.) [15].
Componentele unui sistem de extracţie cu fluide supercritice, prerzentate in figura 11, sunturmǎtoarele: o sursǎ de dioxid de carbon pur, un cuptor cu vas de extracţie, un regulator depresiune şi un vas de colectare pentru recuperarea analiţilor extraşi. Colectarea probelor se poateface prin trecerea extractului printr-un solvent sau peste un adsorbant potrivit.
Firma World-Class Extractions din Canada [24] produce echipamente de extractie cu CO2, careeste un gaz pur, ușor disponibil, sigur pentru mediu și durabil; este un solvent ideal care lasă zeroreziduuri sau subproduse toxice pentru a furniza un extract curat și de calitate. CO2 are avantajulsuplimentar de a permite extracția selectivă a compusului.
Echipamentul (fig. 12) este prevăzut cu sistem de curatare; touch screen pentru control simonitorizare la distanță, cicluri programabile. Vasul de extracție are 45 litri, putandu-se processintre 10-30 kg de planta, cu încărcare / descărcare rapidă la aproximativ 15 minute, debit ridicatde CO2 pentru o extracție eficientă: 3,1 L / min
Fig. 11 - Schema unui sistem de extracţie cu fluide supercritice [14] Fig. 12 - Sistem de extractie cu dioxid de carbon [24]
1.TEHNOLOGIILE ACTUALE IN DOMENIUL OBTINERII DE BIOFERTILIZANTI SI/SAU BIOINSECTICIDE Tehnici de extracție a compușilor bioactivi din plantele medicinale
Extracţia accelerată cu solvent (ASE – „Accelerated Solvent Extraction”) este ometodă nouă de extracţie, bazată pe utilizarea temperaturii şi presiunii înalte pentru aaccelera cinetica dizolvării şi a desface legăturile de interacţiune dintre analit simatrice. În plus, prin creşterea temperaturii scade vâscozitatea solventului, ceea ceface ca acesta să penetreze mai uşor matricea solidă a probei. În felul acesta, timpulde extracţie se reduce de la zeci de minute la maximum câteva minute, iar probele deextras pot fi în cantităţi mici [12].
Sistemele ASE sunt total automatizate. Schema unui sistem bazat pe extracţie cusolvent accelerată, realizat pentru prima dată de Dionex Corporation, este redată infigura 13 [12].
2. BAZA DE DATE CU PLANTELE MEDICINALE UTILIZATE IN AGRICULTURA ECOLOGICA Plante medicinale cu potential de utilizare ca biofertilizanti (stimulatori de crestere) si/sau bioinsecticide S-au identificat 23 specii de plante medicinale cu actiune biofertilizanta si/sau bioinsecticida in cultura
leguminoaselor. Acestea sunt:
1. Galbenele, bioinsecticid pentru sol Plantele se poate cultiva peste tot deoarece atrag insectele benefice care consuma o serie de daunatori ai
plantelor. Anumite soiuri de galbenele produc o substanta chimică pe radacini si se comporta ca un insecticidfoarte benefic al solului
Galbenele mexicane inhiba cresterea buruienilor din jurul lor si al legumelor cu care se asociaza. Alte soiuride galbenele (Tagetes) poate ajuta la combaterea nematozilor din sol atunci cand sunt plantate cu un anînainte.
Roşiile, ardeii, sfecla, salata sau varza, se bucura din plin de vecinatatea gălbenelor. 2. Pelinul, bioinsecticid Conține substanțe insecticide și antibiotice, care țin la distanță insectele și întărește sistemul imunitar al
plantelor cultivate, ține insectele la distanță, îndepărtează furnicile, este eficient și pentru tratamenteîmpotriva fluturelui de varză. Are acţiune specifică: purinul împotriva furnicilor, omizilor şi afidelor; infuziaîmpotriva acarienilor murului şi zmeurului şi larvelor gândacului din Colorado; iar decoctul împotriva musteiverzei (Chortophila brassicae) şi a viermelui merelor (Carpocapsa - Cydia pomonella).
3. Soc frunze si flori, bioinsecticid Contine: Ulei volatil, colina, rutina, sambunigrina, glicozide, mucilagii. Se aplică contra afidelor, musculitei morcovului, gandacilor de castraveti, daunatorilor ce ataca fructele
pomilor si radacinile, etc. Frunzele de soc pot folosite de asemenea ca biofungicid ecologic, pentru a protejaculturile agricole de o serie de boli.
4. Coada soricelului, in tratamentele ecologice Deci din coada şoricelului se pot obţine o serie de extracte cu rol de biofertilizator şi bioinsecticid ecologic.
Ca bioinsecticid extractul vegetal de coada soricelului se aplică contra afidelor acarieni,npsilide, tripsinşiinsectelor care atacă seva din frunze. Coada soricelului este si un bun biofertilizator natural. Este utilizat lapregatirea îngrasamintelor biodinamice. Ca si preparat biodinamic, îmbunătăţeste solul în potasiu, sulf şiajută la îmbogaţirea nutrienţilor din sol pentru a fi accesibile plantelor.
2. BAZA DE DATE CU PLANTELE MEDICINALE UTILIZATE IN AGRICULTURA ECOLOGICA 5. Urzica, bioinsecticid si biofertilizator pentru plante, indeparteaza insectele daunatoare si paraziti de orice gen
(paduchii, musca morcovului si mana), activeaza compostul, fertilizant. Tratamentul cu produse din urzica influenteaza in mica masura cresterea, dar protejeaza plantele supuse unor
fenomene care afecteaza vegetatia (ger de noapte, uscaciune), atac de afide si ciuperci, ținând insectele la distanta de culturi iar la roșii, mazăre sau fasole în diluție 1/20 se aplică pe frunze contra manei.
6. Crăiţe, contra insectelor Acţiune: repelentă pentru dăunătorii legumelor, în special pentru fluturele alb al verzei şi probabil pentru nematozi şi
gândacul din Colorado. Se cultivă câte două rânduri la distanţa de 40-50 cm între ele pentru 6-8 rânduri de legume sau de cartofi.
7. Busuioc, impotriva tuturor insectelor si patare neagra Plantat impreuna cu rosiile, busuiocul le pazeste de daunatori. 8. Coriandru, bioinsecticid utilizat impotriva gandacilor de Colorado, afidelor. 9. Sunatoarea, bioinsecticid, impotriva mustei de varza si viermelui de porumb 10. Cimbrisor, impotriva viermilor de varza 11. Coriandru, insecticid – afide, capuse, gandacul de Colorado 12. Isopul, alunga melcii 13. Tutun, insecticid Se aplica impotriva puricilor albi ai plantelor si contra omizilor, afidelor, ciuperci,tantari, paduchilor ce ataca
radacinile, contra viermilor din pamant etc. nu se stropesc rosiile, ardeii, vinetele, cartofii, petuniile (So-lanaceae) cu aceasta solutie fiindca le poate distruge.
14. Musetel, contra bacteriilor putrefiante si a insectelor devoratoare 15. Coada calului, insecticid, fungicid, stimulator de crestere, ingrasamant, activator de compost. 16. Tataneasa, stimuleaza cresterea si inflorirea, activeaza compostul, ingrasamant natural, sursa de potasiu organic 17. Papadia, stimulator de creștere a plantelor 18. Valeriana, contra bolilor fungice la rosii, telina, morcovi, ceapa. 19. Levantica, apara speciile de rosaceae de paduchii frunzelor,ciuperca monilia Gandacul de Colorado 20. Maghiran, contra patarea bruna a frunzelor fusarioza, vestejirea 21. Menta, protejeaza varza de atacul fluturelui alb 22. Rozmarin, bioinsecticid 23. Salvia, protejeaza varza de atacul fluturelui alb
2. BAZA DE DATE CU PLANTELE MEDICINALE UTILIZATE IN AGRICULTURA ECOLOGICA
Plantele medicinale cu efectele cele mai bune in controlul daunatorilor sunt [28]:
2. BAZA DE DATE CU PLANTELE MEDICINALE UTILIZATE IN AGRICULTURA ECOLOGICA Bolile si daunatorii culturilor de leguminoase Pentru a valorifica cel mai bine potențialul benefic al extractelor vegetale, au fost selectate patru plante de cultura
pretabile cultivării ȋn sere și solarii: tomate, castraveți, ridichii si salata. La aceste cullturi au fost identificate patruzeciși una de boli și patru zeci și patru de dǎunǎtori.
Tabel 3- Bolile tomatelor, castraveților , ridichilor si salateiTomate (Solanum
lycopersicum L.)
Castraveți (Cucumis sativus L.),
Ridichii (Raphanus sativus L.)
Salata (Lactuca sativa L.)
Alternaria tomatophila, A. lycopersici, A. tenuissima -
Buha semanaturilor (Agrotis segetum), A. ipsilon -
viermii cenușii
Aphis gossypii - păduchele verde al
castraveților
Agrotis segetum - buha semănaturilor
Aleyrodes brassicae- Musculița albă a
verzei
Delia platura - musca plăntuțelor
Delia platura - musca plăntuțelor
Brevicoryne brassicae -
paduchele cenusiu al verzei
Aphis gossypii - Păduchele verde al
castraveților
Deroceras reticulatum - limaxul gălbui
Epitrix spp. - purici Delia floralis -
Musca ridichiilor Deroceras agreste -
limaxul cenușiu
Frankliniella occidentalis - tripsul Californian
Frankliniella occidentalis - tripsul
Californian
Delia platura - musca plăntuțelor
Phyllotreta atra- puricele negru
Gryllotalpa gryllotalpa - coropișnița
Myzus persicae - păduchele verde al
piersicului
Deroceras agreste - limaxul cenușiu
Leptinotarsa decemlineata - gândacul de Colorado
Peridroma saucia - viermii cenușii
Helicoverpa armigera
Liriomyza trifolii - musca minieră
Tetranicus urticae - păianjanul roșu comun
Melolontha melolontha -
Carabusul de mai
Macrosiphon euphorbiae - păduchele verde al
solanaceelor
Thrips tabaci - tripsul comun
Phyllotreta spp. - Puricii cruciferelor
2. BAZA DE DATE CU PLANTELE MEDICINALE UTILIZATE IN AGRICULTURA ECOLOGICA
Baza de date privind utilizarea extractelor vegetale in protectia culturilor de leguminoase
La tomate au fost identificate patruzeci de referințe bibliografice de utilizare a extractelor vegetale in controlul daunatorilorspecifici (Tabel 5), iar la castraveti noua (Tabel 6), la ridichii cincisprezece (Tabel 7). iar la salata trei (Tabel 8). In tabele seredau cateva dintre ele.
Tabel 5 - Baza de date privind utilizarea extractelor vegetale in protectia tomatelorDăunători la tomate Extract vegetal Buha semanaturilor (Agrotis segetum), viermii cenușii (A. ipsilon) Usturoi (Allium sativum), menta (Mentha piperita)
acarianul lat (Polyphagotarsonemus latus) Neem (Azadirachta indica)
Neem (Azadirachta indica),
Păianjanul roșu comun Tetranicus urticae
chimen dulce, chimen, usturoi, scortisoara, talpa gastei (chenopodium) eucalypt Cimbru (T. vulgaris) Santalum album Salvia officinalis L., Rosmarinus officinalis L. si Hyssopus officinalis L Menta (Mentha piperita)
2. BAZA DE DATE CU PLANTELE MEDICINALE UTILIZATE IN AGRICULTURA ECOLOGICA
Baza de date privind utilizarea extractelor vegetale in protectia culturilor de leguminoase
Tabel 6 - Baza de date privind utilizarea extractelor vegetale in protectia castravetilor
Dăunători la castraveti Extract vegetal
Păduchele verde al castraveților (Aphis gossypii)
Liliac indian (Azadirachta indica) Eucalipt (Eucalyptus globules) și Ocimum basilicum. (busuioc)
Tabel 8 - Baza de date privind utilizarea extractelor vegetale in protectia salatei
3. STABILIREA TEHNOLOGIEI DE OBTINERE A BIOFERTILIZANTILOR / BIOINSECTICIDELOR SI A PARAMETRILOR TEHNICI PENTRU CELE DOUA ECHIPAMENTE Tema de cerinte privind solutiile constructive ale echipamentelor de obtinere a extractelor vegetale
cu rol biofertilizator si/sau bioinsecticide.
În urma analizei soluțiilor constructive existente în momentul actual pe piața națională și internaționalăși în funcție de disponibilitatea materiei prime vegetale utilizatǎ la obtinerea de compuși bioactivi cuproprietăți biofertilizatoare si/sau bioinsecticide se va realiza in cadrul etapelor 2 si 3 ale proiectului,proiectarea a doua modele experimentale pentru realizare extracte bioactive destinate sistemelor deproducţie ecologice.
1. Extractorul de biofertilizanti concentrati, cu urmatoarele caracteristici principale: -recipient de extracție sub presiune de aprox. 20 litri; - sistem ultrasunete,care generează alternativ unde de înaltă și joasă presiune în lichidul expus; - sistem de încălzire; - sistem automat programabil de control al procesului de extractie; - senzori de temperatura si de presiune.
2. Echipament de distilat cu abur saturat umed sub presiune pentru obtinere uleiuri volatile, care va fialcatuit din:
1. Recipient distilare plante cu capacitate de aprox. 80- 100 litri, care va fi prevazut cu racord de golireapa si racord pentru abur;
2. Recipient racire , care va fi prevazut cu tevi si racorduri pentru recirulare; 3. Generator de abur electric, care va permite reglarea debitului, presiunii si temperaturii aburului; 4. Recipient separare, care va fi prevazut cu racord de intrare condens si 3 racorduri, cate unul pentru:
ulei volatil, hidrolat (apa florala) si golire. 5. Aparaturǎ de măsură, comandă şi control, care vor fi montate pe diferite circuite ale echipamentului
(termometre, manometre, supape, contorul cantităţii de apă de răcire, indicatorul de nivel din rezervorulde apă inferior, etc.).
Toate componentele se vor confecționa din inox alimentar AISI 304.
3. STABILIREA TEHNOLOGIEI DE OBTINERE A BIOFERTILIZANTILOR / BIOINSECTICIDELOR SI A PARAMETRILOR TEHNICI PENTRU CELE DOUA ECHIPAMENTE Protocol de testare a acțiunii extractelor vegetale asupra germinației semințelor si creșterii radiculare ȋn
vederea evaluării efectului stimulator/inhibitor• Pregătirea amestecului pe baza de extracte vegetale:
1.Se dizolva 0,2 g agar in 95 ml apa distilata la temperatura 95-100 ºC,2.Se raceste la temperatura camerei,3.Se adaugă 5 ml extract vegetal si se agita pe plita magnetica pana se omogenizează,4.Se păstrează in loc ferit de lumina.
• Pregătirea loturilor pentru testarea efectului extractelor vegetale la diferite concentrații:1.Se pregătește un lot de 1200 de semințe (cu incarcatura microbiologica proprie nealterata)2.Se amesteca bine semințele si se repartizează in 24 de loturi a cate 50 de semințe (pentru semințe mici ex. tomate, salata, ridichi)sau 48 de loturi a cate 25 de semințe (semințe mari ex. castravete),3.Se etichetează plăcile Petri (90 mm x 16,2 mm, cu ventilație) începând cu V1R1 pana la V6R4, sau V6R8.4.Se etalează semințele in plăcile Petri,5.In capacul plăcii Petrii sunt introduse cinci discuri de hârtie industriala (trei straturi) de celuloza.
• Executarea tratamentului:1.Se cântăresc patru loturi a cate 50 sau 25 de semințe si se determina masa medie,2.Se calculează cantitatea de amestec echivalenta a 500 ppm, 1000 ppm, 2000 ppm, 3000 ppm si 5000 ppm pentru masa medie deseminte,3.Se adauga doza de testare din amestecul de extract vegetalintr-o parte a plăcii fara sa atingă semințele,4.Se adauga o cantitatea de apa necesara omgenizarii cu extractul vegetal si se amesteca bine împreuna cu semințele5.Se aseaza discurile de celuloza deasupra semințelor6.Se îmbiba discurile de celuloza cu 10 mL de apa,7.Se incubează la temperatura optima timp de trei zile.
• Efectuarea masuratorilor si observațiilor:1.Se cantaresc semintele germinate,2.Se număra semințele germinate,3.Se masoara lungimea radicelei/hipocotilului4.Se cantaresc embrionii,5.Se fac observații asupra activității microbiene vizibile,6.Se determina CIM (concentratia minima inhibitoare).
Pe baza rezultatelor experimentelor se vor realiza produse de tratat semințe, produse de tratat ȋn găurile de transplantare, produse de tratat ȋn vegetație și produse de fumigație.
Concluzii: Plantele medicinale şi aromatice sunt din ce în ce mai des folosite ca remedii naturiste în
tratarea bolilor si daunatorilor plantelor de cultura. Cercetarile au demonstrat de-a lungultimpului efectul biofertilizator/bioinsecticid al substantelor bioactive continute de plantele medicinale asupra cultivarii fructelor si legumelor.
În România, se manifestă un interes crescut pentru utilizarea plantelor medicinale, atât pentru cele cultivate cât şi pentru cele din flora spontană, în obţinerea diferitelor produse (extracte, tincturi, uleiuri esenţiale, etc.) cu rol biofertilizator/bioinsecticid.
În cadrul procesului de prelucrare primară a plantelor medicinale succesiunea operaţiilor şifazelor este determinată de tipul de materie primă şi de scopul urmărit.
Prelucrarea plantelor medicinale şi aromatice constă ȋn transformarea materiilor prime vegetale (herba, frunze, flori, rădăcini, muguri, fructe, seminţe, scoarţă) în produse vegetalecu rol biofertilizator/bioinsecticid: ceaiuri, tincturi, uleiuri volatile, etc).
Natura produsului vegetal influenţează calitatea substanţelor active care depind de foarte mulţifactori şi anume: umiditatea produsului vegetal, gradul de mărunţire si de umectare cu solvent, tipul de solvent, timpul de extractie, tehnica de extractie, etc.
Tehnologiile moderne de obţinere a substanţelor bioactive din plante medicinale presupun: randamente optime de extracţie dar şi o calitate superioară a substanţelor extrase, calitate câtmai apropiată de starea lor din produsul vegetal.
Eficienţa tehnicilor de extracţie depinde în cea mai mare mǎsurǎ de autenticitatea plantelor, de compoziţia chimicǎ a substanţelor bioactive, de modalitatea şi succesiunea operaţiilor de prelucrare a plantelor, de natura şi volumul solventului utilizat la extracţie, de temperatura, de timpul de extracţie dar şi de dimensiunile fragmentelor.
Concluzii: Perfecționarea tehnicilor de extracție prin ultrasunete, cu solvenți de extracție și distilare
ȋn vid oferǎ posibilitatea valorificǎrii optime a tuturor produselor vegetale. Aceste tehnicisunt aplicabile pentru obținerea de substanțe biologic active cu actiunebiofertilizanta/bioinsecticida, care permit: valorificarea superioarǎ a plantelor medicinalesi obtinerea de culturi ecologice.
Din punct de vedere nutrițional extractele vegetale pot avea un efect fertilizant, darutilizarea extractelor vegetale doar ca sursa pentru fertilizare nu este fezabila din punctde vedere economic. Însǎ, utilizarea acestor extracte poate contribui la schimbareaechilibrului populațiilor microbiene ȋn sol oferindu-i plantei un avantaj competiționalpentru resursele minerale existente. Acest avantaj se manifestǎ printr-o creștere viguroasǎa plantei și o acumulare crescutǎ de biomasǎ producând efecte asemănătoare fertilizăriisolului cu macro elemente.
Efectul „bio-fertilizant” al extractelor vegetale este rezultatul unui proces complexinteracțiune ȋntre planta de cultura, solul privit ca substrat nutrițional comun și populațiilemicrobiene.
Efectul ,,bio-insecticid’’ al extractelor vegetale se datorează unei substanțe naturale dincompoziția plantei. Printre acțiunile extractelor vegetale aupra plantelor se număra:acțiunea repelentǎ, prin care insectele sunt alungate; acțiunea deterentǎ, prin careinsectele sunt descurajate; acțiunea antihrǎnire, prin care insectele nu consumǎ hrana;acțiunea perturbatoare a prolificității, prin care insectele sunt derutate.Toate acesteacțiuni conduc spre scăderea numărului de populații de daunatori concomitent cu oamprenta chimica foarte scazuta asupra recoltei, dând agriculturii o caracteristicaecologica.
Pe baza rezultatelor experimentelor se vor realiza produse de tratat semințe, produse detratat ȋn găurile de transplantare, produse de tratat ȋn vegetație și produse de fumigație.
Concluzii: În urma analizei soluțiilor constructive existente în momentul actual pe piața națională și
internațională și în funcție de disponibilitatea materiei prime vegetale utilizatǎ la obtinereade compuși bioactivi cu proprietăți biofertilizatoare si/sau bioinsecticide se vor realiza douamodele experimentale pentru realizare extracte bioactive destinate sistemelor de producţieecologice:
1. Extractorul de biofertilizanti concentrati;
2. Echipament de distilat cu abur saturat umed sub presiune pentru obtinere uleiuri volatile
Tehnologia de obtinere a biofertilizantilor si/sau bioinsecticidelor va fi ȋmbunatațita cu unsistem de ultrasonicare pentru echipamentul de obtinere biofertilizanti/bioinsecticideconcentrati(e) si cu un generator electric de abur pentru echipamentul de obtinere auleiurilor volatile dintr-o gama variata de plante medicinale si aromatice, care vor intra incompozitia retetelor de biofertilizanti si/sau bioinsecticide.
Avantajul sistemului de ultrasonicare consta in permeabilizarea membranei celulare aplantelor, favorizand astfel extractia de substante bioactive cu proprietati biofertilizatoaresi/sau bioinsecticide.
Avantajul generatorului de abur electric consta in productia rapida de abur astfel incat să seasigure un control eficient asupra extracției si obtinerea de noi substante ecologicebiofertilizante si/sau bioinsecticide.
Prin proiectarea echipamentelor şi realizarea tehnologiei de obtinere a produselor ecologicese vine cu o soluție la problema folosirii fertilizanților de natură chimică pentru îmbunătățirea calității producțiilor.
Bibliografie: [1] Despa Gh., Pop A., Romanek A., Valorificarea superioarǎ a plantelor medicinale şi aromatice prin extragerea uleiurilor volatile,
Revista INMATEH, nr.5, 2007
[4] Păun G., Gheorghe O., Diaconu M., Ghid de procesare a plantelor medicinale, MedPlaNet, 2012
[5] Pruteanu A., Cercetări privind procesul de sortare al plantelor medicinale în vederea obţinerii unor extracte vegetale bioactive,Teza de doctorat, Universitatea Politehnica din București, 2018
[13] Esclapez M. D. , Garcıa-Perez J. V., Mulet A., Carcel J. A., Ultrasound-Assisted Extraction of Natural Products, Food Eng Rev,vol. 3:108–120, 2011, DOI 10.1007/s12393-011-9036-6
[17] Huie W. Carmen, A review of modern sample-preparation techniques for the extraction and analysis of medicinal plants, AnalBioanal Chem, vol. 373, 2002, p. 23-30.
[18] Ming Y. H., Swee N. T., Wan H. Y., Eng S. O., Emerging green technologies for the chemical standardization of botanicals andherbal preparations, Trends in Analytical chemistry 50, 2013, p.1-10.
[19] Pruteanu A., Muscalu A., Ferdeş M., Efficiently extraction of bioactive compounds from medicinal plants using organic andsustainable techniques, 3nd International Conference on Thermal Equipment, Renewable Energy and Rural Development, TE-RE-RD,12-14 iunie, 2014, Mamaia, România, ISSN 2359-7941, p. 297-302.
[21] Gruia R., Lazurcă D., Cercetări privind perfecţionarea metodelor de extracţie a compuşilor bioactivi din produse vegetale,Buletin AGIR, Secţiunea Tehnologii, produse, Lucrările celei de-a VIII-a ediţii a Conferinţei anuale a ASTR 2004, p. 170-178.
![[REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT] · 2014-09-13 · Extrac˙ia ADN-ului ... Reaccia solului, pH-ul _i textura..... 136 6.4. CONCLUZII ASUPRA STUDIULUI PEDOCLIMATIC ... bazate pe extragerea](https://static.documente.net/doc/80x56/5f6e52c9328ffc5561427fd4/rezumatul-tezei-de-doctorat-2014-09-13-extracia-adn-ului-reaccia-solului.jpg)
