Jaunumi

Atbaidoša inovācija: kukaiņu repelenti no ēterisko eļļu ražošanas atkritumiem!

28.10.2021
 

 

Zero-waste – lai arī šis vārdu salikums vedina uz domām par iepirkšanos beziepakojuma veikalos un striktu patēriņa ierobežošanu, šis bioekonomikas koncepts ir īpaši efektīvs, ja to īsteno ražošanas apstākļos. Piemēram, materiālus, kas līdz šim norakstīti kā atkritumi, uzlūkojot kā potenciālas izejvielas inovatīvu produktu izstrādē. Šobrīd Vides risinājumu institūtā dodam  jēgpilnu otro dzīvi mūsu partneru, Baltijas vadošā ārstniecības un aromātisko augu audzētāja "Field and Forest", ražošanas pārpalikumiem – dažādu augu biomasai. Projekta “Ēterisko eļļu destilācijas atlikumi kā potenciāla izejviela ilgtspējīgiem augu izcelsmes produktiem ar repelentu iedarbību” gaitā no šīs biomasas izstrādājam efektīvus bioloģiskos kaitēkļu repelentus, kurus plānots izmantot kultūraugu aizsardzībai.  Ceram, ka rezultāti būs patiesi atbaidoši! Par to, kā noris pētījums, vairāk stāsta projekta zinātniskā vadītāja Dr. Laura Pastare.

 

VRI: Lūdzu, pastāsti, kas ir šie ražošanas “atkritumi” un kāda apstrāde tiem nepieciešama, lai tie varētu kalpot par bāzi bioloģisko repelentu izstrādei!

Dr. Laura Pastare: Tie ir mūsu projekta partnera “Field and Forest” ēterisko eļļu destilācijas blakusprodukti – liels apjoms biomasas, kas destilācijas laikā ticis tvaicēts . Lai arī biomasa atdevusi daļu vērtīgo savienojumu, kas koncentrējušies ēteriskajā eļļā un ziedūdeņos, tā arvien ir pilna ar vērtīgām vielām – tā sauktajiem sekundārajiem metabolītiem. 

VRI: Kādu augu destilēšanas pārpalikumus pētāt? Vai par kādiem no tiem jau ir zināms, ka augam piemīt insektiem netīkamas īpašības?

LP: Pētām ekstraktus no trīs augu sugām, ar kurām ikdienā strādā “Field and Forest” – ārstniecības kumelīti (Matricaria chamomilla), ķimeni (Carum carvi) un parasto priedi (Pinus sylvestris). Tautas padomos kumelītes uzlējumi minēts kā līdzeklis ar pretinsektu iedarbību. Gan kumelītes, gan abi pārējie augi ir bagāti ar dažādiem aktīvajiem savienojumiem un sevī glabā lielu potenciālu – kādēļ gan to nepārbaudīt?

Ārstniecības kumelītes un to ēteriskā eļļa. Attēls: SIA "Field and Forest"

VRI: Lai izstrādātu bioloģiskos kaitēkļu atbaidīšanas līdzekļus, nepieciešami pārstrādātās biomasas ekstrakti. Kā tie tiek iegūti un analizēti?

LP: Pārstrādātās biomasas ekstraktus sagatavo projekta partneri “Field and Forest”. Ekstrakti tiek iegūti, variējot dažādus parametrus (biomasas un ūdens attiecība, temperatūra, ilgums), jo, mainot ekstrakcijas metodi, atšķirīgs ir arī gala ekstrakta ķīmiskais sastāvs un aktīvo savienojumu koncentrācijas. Nākamais etaps ir ķīmiskā sastāva skrīnings, ko veicam uz vietas VRI. Izmantojot mikroplašu spektrofotometru mēs nosakām galvenās aktīvo vielu klases (piemēram, fenolus, flavanoīdus, tanīnus, saponīnus u.c.) un to koncentrācijas izstrādātajos ekstraktos. Lai gan mikroplašu lasītājs nesniedz informāciju par konkrētu savienojumu klātbūtni un daudzumu, tā priekšrocība ir iespēja vienlaicīgi analizēt lielu paraugu skaitu. Ar šādu sākotnējo skrīningu varam “izsijāt”, kuros paraugos mūs interesējošās vielu klases pārstāvētas augstākajās koncentrācijās. Pēc rezultātu iegūšanas sniedzam atgriezenisko saiti partneriem “Field and Forest” par to, kuras ekstrakcijas metodes nostrādājušas vislabāk. Pēc tam ekstraktu paraugi tiek tālāk virzīti insektu testiem un augu allelopātiskajiem testiem. Ja testos saņemta zaļā gaisma, ekstraktu pētām padziļināti, pielietojot šķidruma hromatogrāfijas-masas spektrometrijas metodi, lai identificētu un analizētu jau konkrētus ķīmiskos savienojumus. 

VRI: Kāpēc ir svarīgi noteikt ekstraktu ķīmisko sastāvu?

LP: Ekstraktu galveno repelences aktivitāti var veidot dažādi augu sekundārie metabolīti, piemēram, flavanoīdi, tanīni. Flavanoīdi ir savienojumi, kas augos veic dažādas regulējošās funkcijas, piemēram, regulē augšanas ātrumu, pigmentāciju, auga dabīgo aizsardzību pret kaitēkļiem un citas funkcijas. Tanīni ir savienojumi, kuru viena no funkcijām ir palīdzēt augam aizsargāties pret sēnīšu un baktēriju infekcijām. Iegūstot ekstraktus pat no iepriekš destilētas biomasas šīs aktīvās vielas tiek pārnestas no auga uz ekstraktu. Nosakot šo savienojumu grupu klātbūtni un koncentrāciju ekstraktos, mēs esam vienu soli tuvāk tam, lai noskaidrotu, kuri savienojumi vai to kombinācijas ir tās, kas veido šo repellento aktivitāti. 

Mikroplates, kurās reaģents jau iekrāsojis paraugus atkarībā no pētāmo vielu klases koncentrācijas tajos. Attēls: VRI

VRI: Kas notiek insektu testos? Un kas – augu allelopātiskajos testos?

LP: Insektu testos tiek pārbaudīta izstrādātā ekstrakta repellence uz izvēlētajiem kaitēkļiem (persiku laputs, siltumnīcu baltblusiņas un kāpostu balteņa) – vai mainās kukaiņa uzvedība vai ēšanas paradumi? Augu allelopātisko īpašību testos tiek novērtēts, kā izvēlētie augi (kāpostu un gurķu stādi) reaģē uz izstrādātā repellenta izsmidzināšanu uz tiem – vai augs neizrāda stresa pazīmes? 

Sīkāk par šiem testiem nākošajās ziņās pastāstīs kolēģes no VRI.

VRI: Kāda aina paveras zinātniskajā literatūrā – vai bioloģisku kaitēkļu atbaidīšanas līdzekļu izstrāde ir populārs temats? Vai ir viegli iegūt pētījumam noderīgu informāciju?

LP: Pētījumi pasaulē noris, arī informācija ir. Taču jāsaprot, ka, piemēram, pētījumos analizētie ekstrakti tiek iegūti citādākos apstākļos un pielietojot citas metodes. Līdz ar to atšķiras arī rezultāti. Ja pat iegūtās vielu klases ir līdzīgas – proporcijas visticamāk būs citādākas. Līdzīgi kā zāļu izstrādes procesā, bieži preparāta efektu nodrošina nevis viena aktīvā viela, bet vairāku savienojumu sinerģija. Tādēļ jau veiktos pētījumus ir grūti interpretēt un izmantot savā labā, jo ne vienmēr ir zināms, kas tieši atbild par vēlamo efektu. Ārstniecības augu jomā pētījumu ir daudz, tas ir kā mežs, kurā jāizcērt savu taku pašam – taču tas ir interesanti!

VRI: Pastāsti ko vairāk par plānotajiem produktiem. Pēc kāda principa repelenti darbosies un kādu kaitēkļu atbaidīšanai tie paredzēti?

LP: Projekta ietvaros izstrādājām atbaidīšanas līdzekļus 3 insektu sugām: persiku laputij (Myzus persicae), siltumnīcu baltblusiņai (Trialeurodes vaporariorum) un kāpostu baltenim (Pieris brassicae). Ideālā gadījumā vēlamies izstrādāt vienu universālu atbaidīšanas līdzekli visiem šiem insektiem. Taču, ja tas neizdosies, izstrādāsim katram kaitēklim savu prototipu. Šobrīd tirgū esošie kukaiņu repelenti darbojas uz fizikālo īpašību pamata. Piemēram, veidojot uz auga lapām atstarojumu, kas padara augu kukainim neuztveramu. Vai radot fizisku barjeru, lai kukainis augā nevarētu iekosties. 

Pētījums tiek veikts projekta “Ēterisko eļļu destilācijas atlikumi kā potenciāla izejviela ilgtspējīgiem augu izcelsmes produktiem ar repelentu iedarbību” (Nr. 1.1.1.1/20/A/096) ietvaros. Projektu atbalsta Eiropas Reģionālās attīstības fonds (ERAF), darbības programmas "Izaugsme un nodarbinātība" 1.1.1. specifiskā atbalsta mērķa "Palielināt Latvijas zinātnisko institūciju pētniecisko un inovatīvo kapacitāti un spēju piesaistīt ārējo finansējumu, ieguldot cilvēkresursos un infrastruktūrā" 1.1.1.1. pasākuma "Praktiskas ievirzes pētījumi" ietvaros.

Vairāk par projektu šeit.

 

 

 

Atpakaļ