Биоальтернативы для хранимого зерна

Защита урожая зерна от вредителей ведется не только в поле, но и в хранилищах, поскольку там часто присутствуют вредные насекомые. Традиционно для борьбы с вредителями хранимого зерна использовалась фумигация на основе химических инсектицидов, включающих инсектициды широкого спектра действия с высокой эффективностью. Помимо того, что в зерне могут сохраняться остатки этих пестицидов, вредители развивают устойчивость к инсектицидам после длительного воздействия. Поэтому разработка биоальтернатив для хранимого зерна в фокусе внимания исследователей. Китайские ученые разработали микрокапсулу с использованием капсаицина, хитозана и карбоксиметилхитозана, и вот что показали тесты

Группа исследователей из Школы зерновых наук и технологий Цзянсуского университета науки и технологии, Чжэньцзян, КНР, выбрала в качестве объекта хрущака малого булавоусого из семейства чернотелок Tribolium castaneum (Herbst). Этот мучной жук относится к серьезным вредителям хранимого зерна и зерновых продуктов во всем мире, вызывая серьезные экономические потери на складах и мельницах.

Предполагается, что малый булавоусый хрущак повреждает более 9% хранимого зерна в развитых странах, а в развивающихся странах вызывает потери более 20% из-за его высокой плодовитости, относительной долговечности и сильной устойчивости к различным неблагоприятным факторам.

В последнее время сообщается о растущем числе натуральных масел для защиты зерна от повреждения насекомыми, которые предлагаются в качестве альтернативы используемым в настоящее время химическим фумигантам. Некоторые вторичные метаболиты растений, такие как алкалоиды, флавоноиды, терпеноиды и фенолы, обладают инсектицидным потенциалом против насекомых, заражающих продукты на хранении.

Важно отметить, что эти натуральные экстракты высокоэффективны, недороги и безопасны для человека и окружающей среды.

Капсаицин - один из основных компонентов капсаициноида из перца чили и подобных растений, обладает резким запахом и множеством биоактивных свойств, используется в пищевой промышленности, медицине, сельском хозяйстве и так далее. К сожалению, некоторые недостатки капсаицина (плохая растворимость, нестабильность, едкий запах) ограничивают его практическое применение. Эффективность недолговечна, а при нанесении продукт вызывает сильное раздражение кожи и глаз операторов в процессе работы. Воздействие высоких доз CAP (>100 мг CAP на кг массы тела в день) может привести к судорогам, удушью и даже смерти.

Хорошая новость в том, что инкапсуляция может смягчить эти проблемы. Процесс включения активного ингредиента в полую полость микрокапсулы называется микрокапсулированием.

Инкапсуляция улучшает свойства активного ингредиента за счет корректировки размера частиц, структуры и полимерного материала с правильным типом и пропорцией в соответствии с конкретным конечным применением. Подготовка микрокапсулирования с использованием природных полимеров, таких как полисахариды, в качестве материала покрытия представляет особый интерес из-за их доступности и более высокой биосовместимости.

Хитозан (деацетилированный хитин), катионный природный полимер, хорошо известен как материал для покрытия благодаря своим уникальным характеристикам (биосовместимость, пленкообразующая способность, биоразлагаемость, антимикробная и противогрибная активность).

Хитозан широко встречается в экзоскелетах членистоногих, ракообразных и клеточных стенках грибов, и был одобрен Федеральным управлением по лекарственным средствам США (FDA) в качестве безопасного материала для биомедицинских, пищевых продуктов и защиты растений.

Однако применение хитозана ограничено из-за его низкой растворимости, что возможно улучшить путем химической модификации: например, некоторые производные могут быть получены кватернизацией или введением гидрофильных групп в макромолекулярную цепь хитозана.

Карбоксиметилхитозан, важный вид водорастворимого производного хитозана, получают путем введения карбоксиметильных групп для создания его амфолитического характера, более высокой биоразлагаемости и большего количества возможностей для применения.

В данном исследовании методом комплексной коацервации были приготовлены микрокапсулы капсаицин/хитозан, содержащие капсаицин с хитозаном и карбоксиметилхитозан в качестве материалов оболочки.

Определены структурные характеристики, свойства выделения и их инсектицидное действие в отношении T.castaneum.

Результаты анализа поведения высвобождения микрокапсул показали резкий выброс капсаицина через 7 дней и медленное прогрессирование после этого в трех растворах, с самыми высокими свойствами высвобождения в щелочном растворе, за которым следуют кислые и нейтральные солевые растворы. Значение LC 50 для капсаицина и его микрокапсул составило 31,37 и 29,75 мг/кг для взрослых особей булавоусого хрущака соответственно. Согласно этим значениям, развитие и размножение T.castaneum были значительно заторможены по сравнению с контрольной группой. Отличные физико-химические характеристики и инсектицидные свойства показывают высокую ценность применения данных капсул для защиты хранимого зерна».

Источник: mdpi.com, Агропромышленный портал