Результат интеллектуальной деятельности: Композиция биологически активных веществ

В данном изобретении раскрывается совместная синергетическая биологическая активность фульвовой кислоты и фолацина в водно-щелочном растворе.

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве, преимущественно в растениеводстве, а также в животноводстве, производстве кормовых добавок, в качестве биологически активных добавок в пищу человеку, косметике.

В статье Бендерского Н.С., Куделина О.М., Ганцгорн Е.В., Сафроненко А.В., «Фульвовая кислота - биологически активная добавка или лекарство» (Кубанский научно-медицинский вестник», 2020, Том 27, №3, стр.78-91) указано: «В последние годы во всем мире растет интерес к группе природных органических соединений на основе гумусовых веществ, которые обладают широким спектром биологических свойств и активно применяются в животноводстве, сельском хозяйстве и ветеринарии… Фульвовая кислота, будучи одним из представителей класса гуминовых веществ относится к группе гумусовых кислот… Между гуминовыми и фульвовыми кислотами установлено генетическое единство, они имеют сходное строение молекул, но различаются по содержанию ароматических и алифатических групп.Фульвовые кислоты отличаются от гуминовых кислот более светлой окраской, меньшим содержанием углерода, большим содержанием кислородсодержащих функциональных групп, большей степенью окисленности и гидрофильности. С позиции коллоидной химии раствор фульвовых кислот представляет собой свободно дисперсную агрегатировано-устойчивую систему, мало зависящую от концентрации, величины водородного показателя (pH) и ионной силы раствора. Д.С. Орлов считает, что в природе фульвовая кислота возникает в результате кислотного и/или щелочного гидролиза органических веществ, входящих в состав биокосных тел, т.е. фульвовая кислота представляет собой природный артефакт».

В Патенте КНР 1995-02-08-08-CN1098437А описано получение раствора гуминовой и фульвовых кислот из растительного сырья, содержащего в пересчете на сухое вещество:

- коричнево-черную гуминовую кислоту - 9-20% масс,

- фульвовая кислота 30-55% масс,

- аминокислоты 15-25% масс,

- углеводы 1,5-3,0% масс,

- рибонуклеиновые кислоты 1-3% масс,

- элементы 0,2-0,5% масс.

При этом в полученных растворах при исходной влажности концентрации веществ составляли:

- коричнево-черная гуминовая кислота 1,22-1,94% масс,

- фульвовая кислота 3,02-4,04% масс (примеры 1-4).

Авторы патента указывают: «В сельском и лесном хозяйстве: раствор в основном используется в качестве удобрения для опрыскивания. Опрыскивание поверхности листьев может увеличивать содержание хлорофилла в растениях и улучшать фотосинтез. Эксперименты с кукурузой, хлопком и фруктовыми деревьями в Пекинском сельскохозяйственном университете и Китайской академии лесного хозяйства показали, что содержание хлорофилла увеличивалось на 1-3%, а урожайность - на 5-25%.

Помимо опрыскивания листьев, его так же можно использовать для замачивания и обработки семян, что может повысить скорость прорастания, способствовать росту корней и повысить устойчивость растений к засухе и болезням. Например, в эксперименте в округе Жаолянь провинции Хэбэй семена хлопчатника замачивали в 1%-ном питательном растворе гуминовой кислоты (раствором по патенту), всхожесть увеличивалась на 7,8%, а урожайность - на 5-8%.

В настоящее время компанией TAGROW на рынке представлен продукт Bio Fulvic - содержащий фульвовую кислоту, экстрагированную из растений. В качестве преимуществ от использования указано повышение всхожести и роста растений Bio Fulvic кроме фульвовой кислоты дополнительно содержит в одном случае (Bio Fulvic 65): BioК - 12% масс, BioN - 3% масс, аминокислоты и нуклеиновые кислоты - 8% масс., в другом случае (Bio Fulvic 90): BioCa - 4-6% масс (https://www.tagrow.com/products/BioFulvic.htm).

Авторами настоящей работы было принято решение дополнительно расширить поиск компонентов повышающих биологическую активность фульвовой кислоты.

После серии опытов с рядом добавок, было найдено не очевидное решение, показывающее, что вещества из группы фолацин оказывают синергетический эффект на биологическую активность фульвовой кислоты в интервале соотношений фульвовая кислота: фолацин от 75:1 до 25:1, при этом максимум активности наблюдался при соотношении близком к 40:1.

Согласно «Химической энциклопедии», Том 5, стр. 111 (Издательство «Большая Российская энциклопедия», М.:1999): «Фолацин (Витамин В_с, витамин В₉, фолат), группа соединений, включающих фолиевую кислоту и ее производные.

В опытах использовались:

- Фульвовая кислота Bio Fulvic 90 фирмы TAGROW,

- Фолиевая кислота (витамин В₉) чистое вещество 97,95% (стандартный образец производства ООО «ХромЛаб»),

- Водно-щелочной раствор фульвовой кислоты с концентрацией 2,5% масс, полученный в условиях Патента RU 2742764C1 02.03.2020 г.,

- Водно-щелочной раствор фолата (природная форма витамина В₉) содержащий 1400 мг/л фолатов, полученный в условиях Патента RU 2742764C1 02.03.2020 г.

Предварительно были исследованы товарные формы смесей растворов, обеспечивающих с одной стороны компактность растворов перед конечным разбавлением, а с другой стороны стабильность состава и устойчивость при хранении.

Хорошие результаты по биологической активности на проростках растений показали растворы, содержащие 0,0025% масс фульвовой кислоты и рН не менее 11,0. Они и были приняты как базовые при проведении опытов (за исключением раствора Bio Fulvic 90 без фолацина, где рН была 5,5).

Были приготовлены товарные растворы:

1. Водный раствор Bio Fulvic 90 с концентрацией 0,0025% масс фульвовой кислоты.

2. Водно-щелочной раствор фульвовой кислоты по патенту RU 2742764C1 концентрацией 1,5% масс фульвовой кислоты.

3. Три водно-щелочных раствора содержащих 0,0025% масс фульвовой кислоты на базе Bio Fulvic 90 с добавкой гидрата окиси натрия и гидрата окиси калия (1:1) до рН 11,0 (что обеспечило растворимость фолиевой кислоты) с добавками фолиевой кислоты, в соотношении фульвовая кислота: фолиевая кислота: 75:1; 40:1; 25:1.

4.Три водно-щелочных раствора содержащих 0,0025% масс фульвовой кислоты на основе водно-щелочного раствора по патенту RU 2742764C1 с добавкой природного фолата из раствора, полученного по патенту RU 2742764C1 в соотношении фульвовая кислота: фолат: 75:1; 40:1; 25:1.

Поддержание рН раствора не менее 11,0 обеспечивалось введением в него смеси гидрата окиси калия и гидрата окиси натрия (соотношение 1:1 по массе).

Биологическую активность определяли в 5 лабораторных опытах с проращиванием семян овощного гороха сорта Фуга (производитель ООО «Агрофирма Усадьба», партия №12, урожай 2020 г.). Семена проращивали на фильтровальной бумаге в чашках Петри в соответствии с условиями ГОСТ 12038-84, определяли энергию прорастания, всхожесть, длину и массу проростков. Повторность опытов 4-5 кратная.

Схема лабораторных опытов предусматривала сравнительную оценку вариантов:

- контроль (дистиллированная вода);

- два варианта с растворами фульвовых кислот;

- 6 вариантов со смесями фульвовых кислот и фолацинов, полученных по п.3 и п.4.

Усредненные данные опытов сведены в таблицу 1.

Из таблицы 1 видно, что растворы вариантов с фульвовыми кислотами улучшают показатели прорастания семян гороха: увеличивается энергия прорастания, длина и масса проростков. Добавка фолацина в виде синтетической фолиевой кислоты или природных фолатов в раствор во всех случаях улучшали показатели биологической активности фульвовой кислоты, при этом при соотношении фульвовая кислота:фолацин - 40:1 увеличение массы проростков достигает 18-24% масс.

Учитывая достигнутые результаты лабораторных опытов, в 2021 г. был заложен полевой опыт с горохом посевным сорт «Красноуфимский 11» для выращивания на зерно.

В опыте проводили листовую подкормку растений в фазу бутонизации-начала цветения по схеме:

1. Контроль (опрыскивание водой);

2. N₆₀ (раствор карбамида);

3. N₃₀ (раствор карбамида)+фульвокислоты на основе Bio Fulvic 90;

4. N₃₀ (раствор карбамида)+фульвокислоты на основе Bio Fulvic 90 и синтетическую фолиевую кислоту (соотношение 40:1);

5. N₃₀ (раствор карбамида)+фульвокислоты и фолацин в соотношении 40:1 в количестве (фульвовая кислота и фолацин получены по Патенту RU 2742764C1).

Полевой опыт проводили в условиях Среднего Предуралья на опытном поле кафедры агрохимии ФГБОУ ВО Пермский ГАТУ на высоко окультуренной дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве с высоким содержанием подвижного фосфора и обменного калия, среднекислой реакцией среды. Листовую подкормку проводили с помощью ручных опрыскивателей с содержанием фульвовых кислот в конечном растворе 0,0025%, расход рабочего раствора 200 л/га. Помимо подкормки удобрения в опыте не вносились. Учет урожай проводили по пробному снопу.

Результаты полевого опыта приведены в Таблице 2.

Как видно из Таблицы 2 добавка фульвовой кислоты на основе Bio Fulvic 90 позволяет увеличить урожайность зерна на 16% масс. Добавка же в составе раствора карбамида смеси фульвовой кислоты и фолацина (в соотношении 40:1) в обоих случаях позволяет прибавку зерна гороха на 50-57% масс по сравнению с контрольным вариантом.

При этом добавка смеси фульвовой кислоты и фолацина (соотношение 40:1) к водному раствору карбамида позволяет добиться одинакового уровня урожайности зерна гороха при этом расход карбамида удается снизить в два раза.

Результаты опытов в Таблицах 1 и 2 показывают мощную синергию и повышенную биологическую активность водно-щелочных растворов смеси фульвовой кислоты и фолацина в соотношении фульвовая кислота:фолацин от 75:1 до 25:1 при экстремуме около 40:1, по сравнению с ранее известным применением фульвовой кислоты при проращивании семян, и производстве биомассы растений, что подтверждает изобретательный уровень предлагаемой комбинации водно-щелочного раствора фульвовой кислоты и фолацина в соотношении от 75:1 до 25:1 при обработке семян и растений.

Таблица 1

Результаты лабораторных опытов по проращиванию овощного гороха сорт Фуга

*фульвовая кислота и раствор фолатов получены в условиях Патента RU 2742764C1

Таблица 2

Результаты полевого опыта по выращиванию гороха посевного сорт Красноуфимский 11, 2021 г.

*фульвовая кислота и раствор фолатов получены в условиях Патента RU 2742764C1