хитозан что это для растений
Хитозан в сельском хозяйстве
РОСТОРЕГУЛИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА И ИНДУКЦИЯ БОЛЕЗНЕУСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ
Хитозан – это высокоэффективное росторегулирующее вещество. Росторегулирующая активность хитозана объясняется тем, что при разложении его образуется легко усваиваемый азот, находящийся в непосредственной близости от объекта воздействия. Некоторые композиции разлагаются с выделением этилена, усиливающего действие препарата. В результате такого комплексного действия на растения хитозановыми препаратами формируется мощная корневая система, образуется увеличенное количество зерен, более мощный стебель и обеспечивается более сильное кущение, что, в конечном итоге, способствует накоплению в зернах белка. При этом хитозановые препараты стимулируют устойчивость к стрессовым ситуациям (заморозки, засуха, излишняя влага и т.п.). Росторегулирующие свойства хитозана, помимо увеличения урожайности, косвенно способствуют борьбе с патогенами, так как более сильное растение, начиная с раннего периода произрастания, лучше борется с патогенами и неблагоприятными условиями. То есть катионный полисахарид хитозан с полным основанием можно считать индуктором болезнеустойчивости растений.
Немаловажным является также и то, что хитозан является хорошим пленкообразователем. Это ценное свойство хитозана усиливается тем, что пленка имеет оптимальную влагоудерживающую способность при 6°С и ниже, а также обладает селективными свойствами в отношении О2 и СО2, она является препятствием для проникновения патогенов. В природных условиях пленка из хитозана, в отличие от пленки из карбоксиметилцеллюлозы имеет более низкий коэффициент линейного расширения, что обеспечивает более комфортные условия для семян.
Это позволяет с уверенностью сказать, что препараты на основе хитозана благодаря своей комплексности имеют существенные преимущества по сравнению с химическими препаратами.
Впервые эффективность хитозана в защите растений продемонстрировал профессор Хадвигер в 1986 г. При предпосевной обработке семян сельскохозяйственных культур в небольших дозах он действует как индуктор устойчивости (особенно зерновых злаков) растений к болезням. Хитозан укрепляет стебель растений за счет утолщения, предохраняет их от полегания, способствует увеличению и укреплению корневой системы. Увеличение урожайности зерновых под действием хитозана оценивается в среднем в 20%. В Японии ежегодно для нужд сельского хозяйства используется 1800т. хитина, в США – 600т.
Хитозан обладает широким спектром уникальных биологических активностей. Одной из них является его способность индуцировать устойчивость к вирусным заболеваниям у растений, ингибировать вирусные инфекции в клетках животных и предотвращать развитие фаговых инфекций в зараженной культуре микроорганизмов.
Способность хитозана подавлять вирусные инфекции растений не зависит от вида вируса, а опосредована его влиянием на растение и определяется тем, что хитозан вызывает в растениях устойчивость к заражению вирусами. Имитируя контакт растения с фитопатогеном, хитозан индуцирует у растений широкий спектр защитных реакций, которые модулируют гиперчувствительную реакцию растений на вирусную инокуляцию, ограничивают системное распространение вирусов и вироида по растению и приводят к развитию системной приобретенной устойчивости.
Влияние хитозана на вирусные инфекции у животных определяется тем, что хитозан способен влиять как на индуктивную фазу иммунного ответа в организме животных, так и на многие эффекторные механизмы иммунной системы. Способность хитозана индуцировать образование интерферона может являться еще одним важным фактором противовирусной устойчивости. Синтезированы сульфопроизводные хитозана, специфически ингибирующие репродукцию ретровирусов.
Хитозан безопасен для человека, сельскохозяйственных животных и окружающей среды, в природных условиях он распадается с образованием простого совершенно безопасного моносахарида D-глюкозамина.
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ХИТОЗАНА В
При бактериальных заболеваниях молодняка сельскохозяйственных животных применяют, как правило, антибиотики, которые обладают иммунодепрессивным и коммулятивным действием, а к микроорганизмам – возбудителям инфекционных болезней приобретают резистентность с потерей лечебного эффекта. Одним из перспективных препаратов был избран хитозан, полученный из панциря камчатского краба. Использование 3% гелевого раствора хитозана проводили на телятах и поросятах трёх районов Тульской области. Доза вводимого парантерально препарата составляла 2-3 мл на 1 кг живого веса, 2 раза в день в течение 3-4 дней. Результаты показали, что в опытной группе телят все животные были живы и здоровы, а в контрольной группе падёж составил 20-40%, среднесуточный привес массы тела опытной группы был на 50% выше по сравнению с контрольной группой телят. Биохимические показатели крови констатируют показатели нормы содержания фосфора, резервной щёлочности, белковой фракции
Ранее использовавшееся в фармакологии, косметологии, пищевой промышленности и других сферах общественной деятельности, природное соединение благодаря своим уникальным качествам постепенно выходит в лидеры среди природных средств увеличения продуктивности и повышения качества выращиваемой продукции. В силу того, что хитозан широко распространён в природе, он не несёт ярко выраженной антропогенной нагрузки на живую среду.
В сельском хозяйстве это соединение широко используется в странах Дальнего Востока, США, Канаде. Спектр его чрезвычайно широк: это, прежде всего, ростостимулятор, фунгицид, нематоцид, антивирусное средство, значительно повышающее урожайность выращиваемых культур. Перспективно его использование в овощеводстве закрытого грунта в качестве санатора почвы. Проводимые опыты в отраслях животноводства открывают новые возможности использования этого замечательного природного соединения. Исследования южнокорейских учёных продемонстрировали очень обнадёживающую динамику увеличения веса подопытных животных, понижение холестерина в мясе. Приведённые неоспоримые данные, свидетельствующие о высокой эффективности хитозана, дают основания заявить о том, что хитозансодержащие соединения должны занять лидирующее место в системе хозяйствования сельхозпредприятий, в целях увеличения количества, улучшения качества произведённой продукции, поддержания стабильности экологической ситуации.
Лактат хитозана для растений: свойства, применение
Что такое хитозан?
Важную роль в жизни животных, растений и микроорганизмов играют хитиновые соединения. Хитин имеется в составе стенок дрожжей, грибов и водорослей. Также хитин содержится в покрове ракообразных, многих насекомых и червей. Хитин был открыт в 1811 году, а в 1859 году из него выделили новое вещество – хитозан. Хитозан получили путем отделения от хитина белка и кальция.
Изучать свойства хитозана начали в середине 20 века. Уникальные свойства хитозана привлекли внимание специалистов многих областей : пищевая промышленность, медицина, сельское хозяйство (хитозан для растений и животных), косметология и др.
Хитозан растворяется в слабых органических кислотах, но не в воде или спирте. Молекулы хитозана в растворенной форме легко проникают сквозь внешние мембраны клеток живых организмов. Это свойство запускает механизм иммуномодуляции в организмах человека, животных и растений.
Для того чтобы описать хитозан, требуется указать более двадцати его характеристик. Причем, каждая характеристика изменяется в широком диапазоне в зависимости от марки, сорта, используемого сырья и страны происхождения хитозана.
Купить стимуляторы роста растений в интернет-магазине, содержащие хитозан, в настоящее время не составляет труда.
Лактат хитозана для растений от ООО «Биохимические технологии»
ООО «Биохимические технологии» производит препараты, основным действующим веществом которых является лактат хитозана.
Один из них – Экогель ВР для агрокультур защищенного и открытого грунта. Основное действующее вещество этого эффективного препарата – лактат хитозана. Наша компания при производстве лактата хитозана для растений использует запатентованную технологию магнитного структурирования и обогащения ионами серебра.
Экогель ВР может использоваться как эффективное средство для теплиц с целью профилактики болезней и получения качественного урожая различных овощных и зеленных культур, а также для выращивания растений и в открытом грунте.
Применение препарата на основе лактата хитозана:
Опрыскивание по листу
Хитозан для растений, входящий в экогеля, усиливает антистрессовую устойчивость растений при различных неблагоприятных внешних факторах, включая обработку пестицидами. Препарат эффективен против корневых гнилей, аскохитоза, мучнистой росы; работает как индуктор иммунной системы.
Стимуляторы роста растений с лактатом хитозана используются для:
Ручного и капельного полива грунта во время вегетации
Стимулятор роста растений Амулет значительно повышает всхожесть семян, приживаемость рассады; усиливает ростовые процессы; повышает устойчивость к бактериальным, вирусным и грибным болезням, насекомым-фитофагам и фитопаразитическим нематодам.
В нашем ассортименте не только Экогель и Амулет. Купить удобрение в интернет магазине ООО «Биохимические технологии» можно предварительно ознакомившись с каталогом препаратов. Также на сайте предусмотрено консультирование по интересующимся вас вопросам. Можно пообщаться с консультантом online или отправить вопрос, получив затем ответ на электронную почту.
Стимуляторы роста
Жизнь растений регулируют фитогормоны (ауксины, гиббереллины, цитокинины, брассины и ряд других веществ).
Стимуляторы проходят обязательную регистрацию в комиссии при Минсельхозе РФ. Последние 10 лет рынок препаратов для ЛПХ активно развивается, их количество с каждым годом увеличивается.
При использовании стимуляторов необходимо строго соблюдать дозировки и следовать инструкциям применения. Стимуляторы, применяемые в сверхоптимальных дозах, способны вызвать обратные эффекты.
Сокращения, применяемые в тексте:
Регуляторы вегетативного роста
В группу регуляторов вегетативного роста входят как стимуляторы, так и ретарданты, сокращающие рост.
I. Стимуляторы роста: препараты группы гиббереллинов
К ним относятся Гибберсиб, Гиббор-М, Завязь, Бутон, Цветень.
Для ускорения цветения растения обрабатывают гиббереллинами до бутонизации, а для ускорения плодообразования – после образования завязей.
Завязь
«Завязь» ускоряет образование завязей и рост даже при неблагоприятных погодных условиях и отсутствии опыляющих насекомых. Применяется на всех культурах:
Эпибрассинолиды
Эпин-Экстра
Эпин-Экстра (ДВ – 24-эпибрассинолид), регулятор роста и развития растений с ярко выраженным антистрессовым и адаптогенным действием. Он улучшает приспособляемость к неблагоприятным внешним условиям, повышает устойчивость к фитопатогенам, снижает в растениях количество токсинов, нитратов, помогает слабым и старым растениям жить за счёт стимуляции побегообразования. При стрессовых условиях (заморозки, начало болезни, неблагоприятные погодные условия, жара) опрыскивание проводят каждые 7-10 дней до прекращения стресса или выздоровления растений.
Концентрация раствора Эпин-Экстра:
Кремнийорганические препараты
Это Мивал, Мивал-Агро, Крезацин, Силиплант. Свойства этих препаратов рассмотрим на примере Силипланта, остальные похожи.
Силиплант
Силиплант применяется путем опрыскивания или замачивания посадочного материала, для корневых и внекорневых подкормок растений открытого и защищенного грунта с интервалом 10-12 дней.
Препараты из хитозана
Это Нарцисс и Экогель. Особенность действия препаратов состоит в том, что хитозаны активируют гены, ответственные за защитные реакции. Нарцисс способен подавлять фузариозную и фитофторозную инфекции на 85-90%. Препараты на основе хитозана безвредны и для растений, и для людей даже при превышении концентрации или общей дозы.
Экогель
Одно из интересных применений Экогеля – возможность использовать его для улучшения жизнеспособности импортного посадочного материала. Он мягко воздействует на растения и эффект от обработки Экогелем сохраняется до 14-20 дней. Делать более частые обработки нельзя, ослабленное растение может погибнуть. Для адаптации импортного посадочного материала можно рекомендовать чередование полива с опрыскиванием Экогелем с интервалом 14 дней.
II. Ретарданты – препараты, сокращающие рост
Атлет, Антивылегач, ССС (Хлорхолинхлорид).
Это не значит, что они останавливают рост вообще, они способствуют сокращению вегетативного роста и получению компактной крепкой рассады растений овощных и цветочных культур, рассада не вытягивается за счёт сокращения междоузлий. Опрыскивание или полив рассады препаратом Атлет, начиная с фазы 3-4 настоящих листьев, формирует крепкие коренастые, «атлетические» растения с мощной корневой системой и с цветущими кистями. В результате выход ранней продукции возрастает почти в 2 раза.
Внекорневая обработка цветочных культур и декоративных кустарников проводится при перерастании 2 раза с интервалом 5-7 дней. Атлет – давно известный препарат, раньше он назывался ТУР.
Фото: Н.Р. Иванов, Рита Бриллиантова
Хитозан что это для растений
Хитозан – природный полимер XXI века. Уникальные свойства хитина и хитозана привлекают внимание большого числа специалистов самых разных специальностей. Роль полимеров в нашей жизни является общепризнанной, и все области их применения в быту, промышленном производстве, науке, медицине, культуре трудно даже просто перечислить. Если до XX века человеком использовались полимеры природного происхождения – крахмал, целлюлоза (дерево, хлопок, лен), природные полиамиды (шелк), природные полимерные смолы на основе изопрена – каучук, гуттаперча, то развитие химии органического синтеза в XX веке привело к появлению в различных областях деятельности человека огромного разнообразия полимеров синтетического происхождения – пластмасс, синтетических волокон и т.п. Происшедший технологический прорыв не только кардинально изменил нашу жизнь, но и породил массу проблем, связанных с охраной здоровья человека и защитой окружающей среды.
Поэтому закономерным является большой интерес науки и промышленности к поиску и использованию полимеров природного происхождения, таких как хитин и хитозан. Эти полимеры обладают рядом интереснейших свойств, высокой биологической активностью и совместимостью с тканями человека, животных и растений, не загрязняют окружающую среду, поскольку полностью разрушаются ферментами микроорганизмов, могут широко применяться в проведении природоохранных мероприятий.
Реакция сопровождается одновременным разрывом гликозидных связей полимера т.е. уменьшением молекулярной массы изменением надмолекулярной структуры степени кристалличности и т.д. Таким образом, хитозан представляет собой полидисперсный по молекулярной массе полимер D-глюкозамина содержащий 5-15% ацетамидных групп а также до 1% групп соединенных с аминокислотами и пептидами. Процесс проводят обычно с помощью концентрированных щелочей при повышенных температурах. Первым опытом получения хитозана было сплавление хитина с твердой щелочью при 1800С. Этим способом получали продукт со степенью деацетилирования (СД) 95% но значительно деструктированный (до 20 единиц).
N- и О-сульфатированные производные частично деацетилированного карбоксиметилхитина не только препятствуют свертыванию крови благодаря селективной адсорбции антитромбина но и резко уменьшают интенсивность деления раковых клеток.
Однородные гибкие не дающие трещин хитозановые пленки обладают избирательной проницаемостью подобно другим полимерным покрытиям на поверхности плодов и овощей играют роль микробного фильтра и/или регулируют состав газов у поверхности и в толще тканей влияя тем самым на активность и тип дыхания что в целом способствует продлению сроков хранения растительного сырья. Помимо этого покрытие из хитозана вызывает некоторые морфологические изменения в возбудителях порчи томатов и перца. Пленка хитозана способствующая продлению срока хранения мороженого тунца вероятнее всего играет роль барьера регулирующего проникновение кислорода воздуха и испарение воды. Хитозан присутствуя в составе пищевых продуктов положительно влияет на их биологическую ценность. Кроме того хитозан относится к диетическим волокнам которые не усваиваются организмом человека а в кислой среде желудка образует раствор высокой вязкости. Как компонент пищи или как лечебно профилактический препарат хитозан проявляет свойства энтеросорбента иммуномодулятора антисклеротического и антиартрозного фактора регулятора кислотности желудочного сока ингибитора пепсина и др. [11].
Хитозан отличается от большинства природных и химически синтезированных гелеобразователей применяемых в косметике тем что при биологических значениях рН они имеют положительный заряд т.е. является поликатионом (если рН
Хитозан что это для растений
Возможности варьирования свойств полимеров и создания на их основе иммобилизованных соединений позволяют разрабатывать лекарственные препараты с регулируемым высвобождением лекарственных веществ. Особенно актуально использование в этом направлении гидрофильных набухающих полимеров, обладающих не только формообразующей способностью, но и спектром функциональных свойств и высокой биосовместимостью с тканями макроорганизма, таких как полисахариды и аминополисахариды, к которым относятся хитин и хитозан [2, 7, 12].
Хитозан – поли-(1-4)-2-амино-2-дезокси-β-D-глюкоза получают при удалении ацетильной группы из положения С2 в хитине в результате обработки его в жестких условиях раствором щелочи. Появление в каждом элементарном звене макромолекулы свободной аминогруппы придает хитозану свойства полиэлектролита, одним из которых является характерный для растворов полиэлектролитов эффект полиэлектролитного набухания – аномального повышения вязкости разбавленных растворов при уменьшении концентрации полимера [1, 3, 6, 13].
Физико-химические и биологические свойства данного полимера и публикуемые результаты клинического применения позволяют рассматривать хитозан и его производные перспективными веществами для получения лекарственных препаратов с различным фармакотерапевтическим действием [1, 13]. Вместе с тем изучению функциональных и технологических показателей хитозана посвящено ограниченное число работ [8].
Лучшим видом сырья для получения хитина и хитозана считается крупка из панциря краба камчатского (Paralithodes camtschaticus), позволяющая получить хитозан высокого качества с большим выходом готового продукта. Другими источниками могут служить гладиус кальмара и сепион каракатицы, куколка шелкопряда, кутикула тараканов, биомасса микроорганизмов, диатомовые водоросли, пчелиный подмор, панцирь речного рака, отходы промышленного производства вешенки обыкновенной [1, 3, 10, 13].
Значительный резерв сырья для получения хитозана представляют запасы озерного рачка-бокоплава гаммаруса (Gammarus lacustris), принадлежащего к типу членистоногих, подтипу ракообразных, который обитает в озерах Южного Урала, Западной Сибири и Казахстана. Благодаря высокой способности рачка гаммарус к размножению сырье является возобновляемым и потенциально значимым в регионе для получения хитина и хитозана. Относительно высокое содержание (25–30 %) и малая толщина (100–500 мкм) панциря облегчают процесс его диспергирования, необходимого при всех способах получения хитина [3, 13]. Все вышеизложенное позволяет рассматривать хитозан гаммаруса как перспективное вспомогательное вещество для производства лекарственных препаратов, что и определило направление наших исследований.
Цель работы – получение хитозана из гаммаруса и определение его физико-химических и технологических свойств для нормативной документации и определения направлений использования в фармацевтической технологии.
Материалы и методы исследования
Хитозан получали из рачка гаммарус по реакции дезацетилирования хитина согласно методике, описанной в патенте [11].
Спектрофотометрию в инфракрасной области проводили в лаборатории Алтайского центра контроля качества и сертификации ЛС на ИК–Фурье спектрометре «Infralum FТ – 801». Подготовку образцов для исследования проводили по методике ОФС 42-0043-07 ГФ XII изд. [4]. Результаты исследования обрабатывали с использованием программы «ZaIR» для «Windows». Элементный состав (CHN) хитозана гаммаруса определяли по газообразным продуктам сгорания на хроматографе Thermo- Electron с программным обеспечением Eager 300, преобразующим результаты в процентное содержание азота, углерода и водорода в образце [3].
Степень дезацетилирования хитозана устанавливали колориметрическим способом по методике, описанной в работе [9], основанной на определении оптической плотности растворов нингидрина, в который вносили навески хитозана от 2 до 10 мг.
Вязкость растворов хитозана устанавливали вискозиметрически при температуре 25 °С в уксусной кислоты растворе водном 2 % согласно методике, описанной в ОФС 42-0038-07 [4]. Определение характеристической вязкости образцов хитозана позволило рассчитать среднюю молекулярную массу [3], по уравнению: [η] = 1,38∙10–4 Мw0,85.
Определение остаточного белка в хитозане проводили по методике ГФ ΧII, ч. 1, ОФС 42-0053-07 «Определение белка колориметрическим методом с биуретовым реактивом» [4].
Удельную поверхность хитозана устанавливали по методике, описанной в [8], согласно которой величина адсорбции 45 мг метиленового синего соответствует примерно 700 м2 поверхности.
Технологические свойства хитозана определяли по стандартным методикам. Ситовой анализ проводили по ОФС 42-0136-09, ГФ XII, ч. 2, используя набор сит с величиной отверстия 7,1; 5,6; 5,0; 4,5; 3,5; 3,0; 2,5; 1,0; 0,25 мм. Влагосодержание полимера определяли по ОФС 42-0087-08 «Потеря в массе при высушивании». Сыпучесть хитозана оценивали на приборе ВП-12А. Насыпной объем порошков определяли по методике ОФС 42-0137-09 на вибрационном уплотнителе порошков модели 545р-АК-3 ЖЗТО [5].
Результаты исследованияи их обсуждение
Рачок гаммарус содержит до 6 % хитина, который выделяли путем последовательной обработки сырья 3 % раствором пероксида водорода, раствором хлороводородной кислоты 0,6 моль/л, раствором натрия гидроксида 0,175 моль/л. Каждую стадию сопровождали промыванием сырья до нейтральной реакции промывных вод (рН = 7). Выделенный хитин промывали этанолом и ацетоном под вакуумом до полного извлечения пигментов и высушивали. Затем проводили дезацетилирование хитина натрия гидроксида раствором 50 % при температуре 120–130 °С в течение одного часа в инертной среде. Для окончательной очистки хитозан промывали этанолом и ацетоном, высушивали на воздухе. Из 400 г исходного сырья (гаммарус) получили 25,13 г хитина, а после дезацетилирования 15,9 г хитозана. Выход хитозана по хитину составил 79,8 % от теоретического.
Хитозан, полученный из гаммаруса, представлял собой светло-желтый мелкий порошок без запаха, не растворимый в воде очищенной, и натрия гидроксида растворе 10 %, частично набухающий в названных растворителях с образованием на поверхности частиц полимера гелеобразной оболочки. Образец хитозана гаммаруса растворим в минеральных кислотах, легко растворим в органических кислотах.
Идентификация хитозана гаммаруса проведена по элементному составу и ИК-спектрам. Элементный анализ (табл. 1) показал, что для хитозана, выделенного из рачка гаммарус, характерно такое же соотношение углерода, водорода и азота, как и для хитозана из краба камчатского, и оно близко к вычисленному по формуле хитозана соотношению названных элементов. Как известно, хитозан из морских ракообразных отличается от хитина более низким содержанием углерода и более высоким содержанием азота (в хитине содержание углерода – 47,3 %; водорода – 6,4 %; азота – 6,9 %), данная особенность наблюдается и в хитозане из гаммаруса.
Содержание углерода, водорода и азота в хитозане