PL225939B1 - Sposob biofortyfikowania w mikroelementy roslin zywieniowych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób biofortyfikowania w mikroelementy roślin żywieniowych, przeznaczonych do konsumpcji przez człowieka, zwłaszcza ziaren kukurydzy, jęczmienia, pszenicy lub ryżu. Sposób charakteryzuje się tym, że roślinom dostarcza się komponenty mikroelementowe, w formie biomasy z pestek owoców jagodowych lub mikroalg z rodzaju Spirulina species lub podłoża popieczarkowego, związanej poprzez karboksylowe, hydroksylowe lub fosforylowe grupy funkcyjne, istniejące na powierzchni ścian komórkowych biomasy, z jonami Zn, Mn i Cu. Ponadto komponenty mikroelementowe, w których zawartość mikroelementów wynosi 3,0-12,0 mg/g Mn, 12-40 mg/g Cu oraz 5,0-35,0 mg/g Zn, aplikuje się doglebowo przed siewem, a mikroelementy te po zabiegu nawożenia w podwyższonej dawce stają się dostępne w jadalnych częściach roślin.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób biofortyfikowania w mikroelementy roślin żywieniowych, przeznaczonych do konsumpcji przez człowieka, zwłaszcza ziaren kukurydzy, jęczmienia, pszenicy lub ryżu.

Problem niedoboru mikroelementów w codziennej diecie dotyczy miliardów ludzi, głównie w krajach rozwijających się. Konsekwencje takiego niedoboru są bardzo poważne, prowadzą bowiem do upośledzenia wzrostu, ślepoty a nawet śmierci.

Wkład mikroelementów takich jak miedź, cynk i mangan jest bardzo ważny dla organizmu ludzkiego. Miedź jest pierwiastkiem niezbędnym dla komórkowego metabolizmu energetycznego, wytwarzania tkanki łącznej oraz syntezy peptydów neuroaktywnych. Uczestniczy ona w łańcuchu oddech owym, bierze udział wraz z żelazem w syntezie hemoglobiny oraz w aktywności keratynizacji i pigmentacji we włosach i skórze. Mangan odgrywa ważną rolę w procesach kościotwórczych, a cynk tworząc strukturę tzw. palca cynkowego, buduje centra aktywne wielu enzymów, m.in. odpowiedzialnych za ekspresjonowanie genomu.

Znanym sposobem wzbogacania ziarna w mikroelementy jest kondycjonowanie nasion w roztworach soli mikroelementów. Z polskiego zgłoszenia patentowego nr P.395398 znany jest sposób wzbogacania kiełków soi w organiczne związki selenu, poprzez kondycjonowanie nasion w ro ztworze dwutlenku selenu, a następnie hodowanie kiełków z nasion soi.

W zgłoszeniu PCT nr WO 2007030872 ujawniono sposób wytwarzania napojów, zwłaszcza piwa, z wykorzystaniem surowca roślinnego, takiego jak jęczmień, pszenica lub ryż, w którym stosuje się preparaty wzbogacone w mikroelementy takie jak selen, żelazo oraz cynk. Przy czym mikroelementy te w postaci związków nieorganicznych rozpuszcza się w wodzie używanej do otrzymania słodu na jednym z etapów produkcji napojów.

Otrzymywanie roślin wzbogaconych w selen opisane w patencie chińskim nr CN 102503632, polega na nawożenia ryżu mieszanką składającą się z selenitu, nawozu azotowego, fosforowego, potasowego, krzemowego oraz nawozu organicznego skutkującemu wzbogaceniem ryżu w selen.

Znane i stosowane są coraz częściej metody biotechnologiczne i modyfikacje genetyczne prowadzące do powstania nowych odmian roślin jadalnych wzbogacanych w składniki odżywcze. W rozwiązaniu według chińskiego patentu nr CN 10266886 opisany został sposób wytwarzania biofortyfik owanych pieczarek poprzez wprowadzenie modyfikacji do ich genomu. W patencie CN 102498125, ujawniono wytwarzanie roślin wzbogaconych w cynk metodami inżynierii genetycznej.

W celu przeciwdziałania deficytowi składników odżywczych stosuje się w ostatnich latach biofortyfikację upraw, prowadzącą do wyhodowania genetycznie ulepszonych odmian roślin o wyższej zawartości mikroskładników pokarmowych w częściach jadalnych.

W patencie amerykańskim nr US 8,546,646, opisano sposób biofortyfikacji kukurydzy i sorga cukrowego w celu podwyższenia składu i stężenia białka, aminokwasów oraz zwiększonej przyswaja lności składników, w efekcie tych modyfikacji uzyskuje się rośliny o nasionach charakteryzujących się zwiększoną wartością odżywczą. Opisana w zgłoszeniu w trybie PCT nr WO 2009000733 biofortyfikacja roślin w kwas foliowy dotyczy uprawy roślin transgenicznych z nadekspresją polinukleotyd kodujących roślinne GTP przeznaczonych do wytwarzania leku do zapobiegania niedoborom kwasu foliow ego lub do leczenia chorób lub zaburzeń wynikających ze wspomnianego niedoboru u człowieka. W innym zgłoszeniu PCT nr WO2006034501 przedstawiano sposób otrzymywania roślin biofortyfikowanych w kwas foliowy poprzez transformację bakteryjnym lub ssaczym DNA.

W patencie europejskim nr EP 2 317 872 B1 opisano biomasę wzbogaconą w miedź oraz sposób jej wytwarzania. Biomasa ta składa się z komórek drożdży cechujących się wysoką wewnątrzk omórkową zawartością miedzi w postaci kompleksu miedź - glutation (Cu - GSH). Sposób według wynalazku, polega na hodowli komórek drożdży Saccharomyces cerevisiae w pożywce odżywczej zawierającej sól miedzi, w warunkach, które sprzyjają wewnątrzkomórkowej akumulacji miedzi w postaci kompleksu Cu - GSH. Biomasa wzbogacona w miedź, jest odpowiednia do zastosowań w dziedzinie produktów dietetycznych i spożywczych, na przykład produktów posiadających aktywność probiotyc zną, takich jak suplementy diety, produkty dietetyczne, żywność funkcjonalna.

Celem wynalazku jest zapewnienie w diecie człowieka odpowiedniej ilości mikroelementów, poprzez dostarczenie dostępnego biologicznie źródła mikroelementów do wzbogacania roślin, który po zabiegu nawożenia stają się dostępne w jadalnych częściach roślin.

PL 225 939 B1

Istotę wynalazku stanowi sposób biofortyfikowania w mikroelementy roślin żywieniowych, zwłaszcza kukurydzy, jęczmienia, pszenicy lub ryżu polegający na tym, że roślinom dostarcza się komponenty mikroelementowe w formie biomasy z pestek owoców jagodowych i/lub mikroalg Spirulina species i/lub podłoża popieczarkowego, związanej poprzez karboksylowe, hydroksylowe i/lub fosforylowe grupy funkcyjne, istniejące na powierzchni ścian komórkowych biomasy, z jonami Zn, Mn, Cu. Przy czym komponenty w których zawartość mikroelementów wynosi 3,0-12,0 mg/g Mn, 12-40 mg/g Cu, 5,0-35,0 mg/g Zn, aplikuje się doglebowo przed siewem, a mikroelementy te po zabiegu nawożenia w podwyższonej dawce stają się dostępne w jadalnych częściach roślin.

Komponenty mikroelementowe korzystnie apli kuje się w ilości od 25 do 800 kg komponentu na 1 ha.

Sposobem według wynalazku otrzymuje się biofortyfikowane części jadalne roślin zawierające co najmniej 6,0 mg/kg Mn, 4,0 mg/kg Cu, 22 mg/kg Zn, co stanowi wzrost zawartości mikroelementów w częściach jadalnych roślin o 10 do 50%.

Mikroelementowe komponenty rozsypuje się na powierzchnię gleby i miesza dokładnie z podł ożem, łącznie z podstawowym nawożeniem doglebowym, nawozem typu NPK w dawce od 500 do 1000 kg/ha albo aplikuje samodzielnie.

Sposób odżywiania roślin nawozami zawierającymi mikroelementy związane z nośnikiem biologicznym w formie lepiej przyswajalnej według wynalazku umożliwia uzyskiwanie bogatych w mikroelementy ziaren i nasion, z których otrzymuje się pokarmy roślinne.

Nieoczekiwanie okazało się, że bez ingerencji w genotyp roślin, dzięki większej biodostępności mikroelementowych składników i niskiej toksyczności przy zastosowaniu większych dawek, możliwe jest wytworzenie żywności pochodzenia roślinnego biofortyfikowanej w mikroelementy, czyli żywności funkcjonalnej o podwyższonej gęstości mikroelementów.

Ważną zaletą sposobu według wynalazku jest to, że metodą agronomiczną polegającą na nawożeniu lepiej przyswajalną formą mikroelementów nawozowych, uzyskiwany jest efekt zwiększonego pobierania mikroelementów przez rośliny, które można stosować w większych dawkach. Dzięki zastosowaniu komponentów zawierających przystępne dla roślin formy mikroelementów, wzrasta biodostępna zawartość tych mikroskładników w podstawowych produktach żywnościowych, takich jak mąka, chleb, itp. bez stosowania technik inżynierii genetycznej oraz bez wprowadzania obcych genów do genomu roślin uprawnych.

Sposób według wynalazku nie wymaga wysokich nakładów finansowych i wyróżnia się swoją prostotą, a dodatkowo biomasa zawarta w preparacie, dostarcza inne ważne składniki odżywcze takie jak potas, fosfor, siarka w formie dostępnej dla roślin.

Sposób biofortyfikowania w mikroelementy roślin żywieniowych, przeznaczonych do konsumpcji przez człowieka, objaśniony jest w przykładach wykonania.

P r z y k ł a d I

Podłoże nawozi się nawozem podstawowym typu NPK (Polifoska 4) w dawce 500 kg/ha oraz mikroelementowym dodatkiem nawozowym w postaci biomasy pestek owoców czarnej porzeczki o zawartości jonów Zn 6,5 mg/g w dawce 772 kg/ha, jonów Cu 13,8 w dawce 72,1 kg/ha oraz jonów Mn 5,9 w dawce 340 kg/ha. Zabieg nawożenia przeprowadza się przed rozpoczęciem uprawy kukurydzy i nie wymaga on powtórzenia. Komponenty rozsypuje się na powierzchnię gleby i miesza dokładnie z podłożem. Na przygotowane podłoże rozsiewa się ziarna kukurydzy w ilości « 85000 sztuk na 1 ha. W ten sposób odżywiane rośliny generują plon bogatszy w mikroelementy.

Uzyskane po zakończeniu uprawy części jadalne roślin zawierają mikroelementy w ilościach powyżej 6,6 mg/kg Mn, 4,3 mg/kg Cu oraz 22,5 mg/kg Zn.

P r z y k ł a d II

Podłoże nawozi się nawozem podstawowym typu NPK (Polifoska 4) w dawce 500 kg/ha oraz mikroelementowym dodatkiem nawozowym w postaci podłoża popieczarkowego o zawartości jonów Zn ok. 15,8 mg/g w dawce 158 kg/ha, jonów Cu 17,5 mg/g w dawce 28,5 kg/ha oraz jonów Mn

11,8 mg/g w dawce 84,7 kg/ha. Zabieg nawożenia przeprowadza się przed rozpoczęciem uprawy kukurydzy i nie wymaga powtórzenia. Komponenty rozsypuje się na powierzchnię gleby i miesza dokładnie z podłożem. Na przygotowane podłoże rozsiewa się ziarna kukurydzy w ilości « 85000 sztuk na 1 ha. W ten sposób odżywiane rośliny generują plon bogatszy w mikroelementy.

Uzyskane po zakończeniu uprawy części jadalne roślin zawierają mikroelementy w ilościach powyżej 6,0 mg/kg Mn, 4,0 mg/kg Cu, 22 mg/kg Zn.

PL 225 939 B1

P r z y k ł a d III

Podłoże nawozi się nawozem podstawowym typu NPK (Polifoska 4) w dawce 500 kg/ha oraz mikroelementowym dodatkiem nawozowym w postaci biomasy z mikroalg z rodzaju Spirulina species o zawartości jonów Zn 21,3 mg/g w dawce 235 kg/ha, jonów Cu 39,9 mg/g w dawce 25,1 kg/ha oraz jonów Mn 11,2 mg/g w dawce 40,0 kg/ha. Zabieg nawożenia przeprowadza się przed rozpoczęciem uprawy kukurydzy i nie wymaga powtórzenia. Komponenty rozsypuje się na powierzchnię gleby i miesza dokładnie z podłożem. Na przygotowane podłoże rozsiewa się ziarna kukurydzy w ilości « 85000 sztuk na 1 ha. W ten sposób odżywiane rośliny generują plon bogatszy w mikroelementy.

Uzyskane po zakończeniu uprawy części jadalne roślin zawierają mikroelementy w ilościach powyżej: 7,0 mg/kg Mn, 4,5 mg/kg Cu, 23 mg/kg Zn.

Claims (4)

1. Sposób biofortyfikowania w mikroelementy roślin żywieniowych, zwłaszcza kukurydzy, jęczmienia, pszenicy lub ryżu, znamienny tym, że roślinom dostarcza się komponenty mikroelementowe, w formie biomasy z pestek owoców jagodowych lub mikroalg z rodzaju Spirulina species lub podłoża popieczarkowego, związanej poprzez karboksylowe, hydroksylowe lub fosforylowe grupy funkcyjne, istniejące na powierzchni ścian komórkowych biomasy, z jonami Zn, Mn i Cu, przy czym komponenty mikroelementowe, w których zawartość mikroelementów wynosi 3,0-12,0 mg/g Mn, 12-40 mg/g Cu oraz 5,0-35,0 mg/g Zn, aplikuje się doglebowo przed siewem, a mikroelementy te po zabiegu nawożenia w podwyższonej dawce stają się dostępne w jadalnych częściach roślin.

2. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się od 25 do 800 kg komponentu mikroelementowego na 1 ha.

3. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że komponenty mikroelementowe stosuje się łącznie z nawozem NPK.

4. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że komponenty mikroelementowe aplikuje się