DE60029283T2

DE60029283T2 - Selenchelatbildner enthaltendes Düngemittel

Info

Publication number: DE60029283T2
Application number: DE2000629283
Authority: DE
Inventors: Tamie Matsumoto-shi Nasu; Iwao Kamiina-gun Takeda; Hiroshi Kawagoe-shi Tamiya; Kaori Kamiina-gun Harada
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2020-09-15
Also published as: EP1084999A3; EP1084999A2; EP1084999B1; DE60029283D1; CA2318702A1

Description

Technisches Umfeld
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Düngemittel mit einer Chelatkomponente, die Aminosäuren, Pentarsäure und Essigsäure und Selentrioxid als Metallverbindung umfasst, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Düngemittels.
Stand der Technik
Düngemittel werden auf den Boden aufgebracht, um Agrarprodukten Nährstoffe zuzuführen, den Ertrag zu erhöhen und die Abnahme der Fruchtbarkeit des Bodens zu verhindern. Es ist bekannt, dem Boden große Mengen der drei Hauptkomponenten von Düngern, Stickstoff (N), Phosphor (P) und Kalium (K), die für das Wachstum von Pflanzen unerlässlich sind, zuzuführen. Stickstoff dient in einer Pflanze zur Förderung der Proteinsynthese, der Teilung und der Vermehrung von Zellen, des Wachstums der Wurzeln und eines ausreichenden Wachstums der Blätter und Stiele sowie zur Unterstützung der Resorption und des Anabolismus der Nährstoffe. Phosphor bewirkt ein beschleunigtes Wachstum der Wurzeln zur Vergrößerung der Abschnitte, die die Nährstoffe aufnehmen, und eine Aktivierung der Keimung. Phosphor trägt auch zu einer beschleunigten Reifung der Pflanzen bei und erhöht den Ertrag an Samen und Früchten. Phosphor ist auch zur Verstärkung der Stärkebildung und der Aktivität von Enzymen und Mikroorganismen für die Bekämpfung von Schadinsekten oder Ungeziefer und zur Verbesserung der Qualität der Ernte nützlich. Kalium ist für die Synthese von Kohlenhydraten und Stickstoffverbindungen zur Förderung des Anabolismus, das Wurzelwachstum, die Blütenentwicklung und die Früchtebildung, die Steuerung der Wasserverdunstung aus den Pflanzen und die Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen Schäden durch kaltes Wetter und Schadinsekten nützlich. Zusätzlich zu den drei Hauptnährstoffen kann das Düngemittel Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Silicium (Si), Mangan (Mn), Zink (Zn), Kupfer (Cu), Molybdän (Mo), Eisen (Fe) und Bor (B) enthalten, um direkt oder indirekt ein gutes Pflanzenwachstum zu unterstützen.
Die Japanische Patentschrift Nr. 55-15901 offenbart zum Beispiel ein Verfahren zur Stabilisierung eines flüssigen Düngemittels, das Harnstoff, Stickstoff, Phosphor, Kalium und Magnesium enthält, über die Zugabe von Zitronensäure zum flüssigen Düngemittel zur Steuerung des Anstieges des pH-Wertes als Folge der Hydrolyse des Harnstoffs, ohne dass es irgendeine schädliche Wirkung auf das Wachstum der Erntepflanzen hat. Die Japanische Patentschrift Nr. 58-223681 offenbart auch ein flüssiges Düngemittel, das Phosphorsäure, Magnesiumionen und Calciumionen enthält, zu denen Hydroxyessigsäure gegeben wird, um die Abscheidung einer kristallinen Substanz zu verhindern. Außerdem offenbart die Japanische Patentschrift Nr. 9-183681 ein Düngemittel mit einer Chelatkomponente, die durch das Mischen einer chemischen Metallverbindung mit Zuckersäure hergestellt wird, für die Kultivierung von Agrarprodukten von guter Farbe, ausgezeichnetem Aroma und mit einer Wirkung gegen Krebs.
Chelatverbindungen nach dem Stande der Technik werden lediglich aus Zuckersäure und Metall hergestellt, aber das Chelat hat dadurch eine geringe Stabilität, weil es denaturiert wird, ehe es von einem lebenden Organismus aufgenommen wird.
Weiterhin müssen Düngemittel größere Mengen an wirksamen Komponenten enthalten, ohne dass irgendwelche schädlichen Substanzen enthalten sind, so dass sie einen Anbau von Ackerpflanzen im großen Maßstab über eine einfache Behandlung und einen kostengünstigen Prozess der Herstellung von Düngemitteln ermöglichen, wobei sie nur gering hygroskopisch sind und nur wenig zusammenbacken. In den letzten Jahren wurden bessere Agrarprodukte von den Konsumenten verlangt, die eine hohe Qualität der Erntepflanzen, mit einem guten Aussehen bezüglich der Farbe und des Glanzes, mit einem ausgezeichneten Aroma und einem köstlichen Geschmack, wünschen.
US-A-5 504 055 offenbart ein Metall-Aminosäure-Chelat für ein Düngemittel, das einen Metallkomplex umfasst, der über das Mischen eines Metallsalzes, einer Aminosäure und einer organischen Hydroxysäure in entgastem Wasser erzeugt wird. Das Metall M dieses Komplexes ist aus Eisen, Cobalt, Kupfer, Zink, Magnesium, Mangan, Calcium, Bor, Molybdän und Nickel ausgewählt.
CN 1142479 A bezeichnet einen Wachstumsregulator für Meerespflanzen, der über eine Extraktion von Meerwasser, aus Meeresboden und über eine anorganische Extraktion von Meerestieren hergestellt wird und reich an Nährstoffen (N, P, K, S, Si, Fe), Sacchariden und Aminosäuren ist.
CN 1129683 A demonstriert ein organisches flüssiges Düngemittel mit Aminosäuren, das aus gepulverten Pflanzenstielen oder -halmen, Kleie, Holzstaub und Leder hergestellt wird.
JP 06-040786 A offenbart ein Düngemittel mit einem aminosäurehaltigen hydrolysierten Aminosäurematerial, wie Federn, Huf, menschlichem Haar und tierischem Haar sowie Spurenelementen, wie Bor, Mangan, Zink, Kupfer, Eisen und Molybdän.
JP 63-190792 A offenbart ein organisches Düngemittel mit Aminosäuren aus Meeresalgen, mit organischen Säuren (Essigsäure (CH₃COOH), Weinsäure) als Pufferlösung und Metall (Calcium, Magnesium, Eisen, Mangan, Kupfer).
EP-A-608706 offenbart die Verwendung des Abwassers aus der Seidenentbastung als stickstoffhaltiger Dünger.
CN 1072671 A offenbart ein Düngemittel aus einem Aminopolysaccharid-Selen-Chelat.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Düngemittel bereitzustellen, das ein Chelat enthält, das die Gewinnung von Agrarprodukten mit guter Farbe, ausgezeichnetem Aroma und köstlichem Geschmack sowie antiseptischen und fungiziden Eigenschaften ermöglicht. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Düngemittel mit einem Chelat bereitzustellen, das in einem lebenden Organismus aktive Enzyme mit einer entgiftenden Wirkung gegenüber Wasserstoffperoxid, organischen Peroxiden, kanzerogenen Substanzen sowie eine Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Oxidation, wenn ein lebender Organismus das Agrarprodukt, das mit dem erfindungsgemäßen Düngemittel kultiviert wurde, aufnimmt, generieren kann. Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Düngemittel mit einer Chelatkomponente bereitzustellen, die nicht denaturiert ist, ehe ein lebender Organismus die Chelatkomponente isst.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Düngemittel umfasst auf Gewichtsbasis 0,03 bis 2 Teile Selentrioxid als Metallverbindung der Chelatkomponente, 1 bis 5 Teil(e) einer Aminosäuremischung, 2 bis 8 Teile einer kaliumhaltigen Komponente, 0,1 bis 1 Teil einer stickstoffhaltigen Komponente und 0,01 bis 2 Teile einer phosphorhaltigen Komponente, so dass beim Mischen mit Wasser ein pH-Wert von 6,0 bis 7,5 entsteht, wobei die genannte Aminosäuremischung Aminosäuren, die aus dem Abwasser der Seidenentbastung stammen, 0,5 bis 1,5 Teile Pentarsäure und 0,5 bis 1,5 Teile Essigsäure enthält. Das Chelat leitet sich von der Aminosäuremischung und Selentrioxid ab, das als eines der düngenden Elemente im Boden bereitgestellt wird und mit anderen Düngeelementen von Agrarprodukten resorbiert wird. Wenn Menschen und Tiere die Agrarprodukte verspeisen, stellt das Chelat ein aktives Zentrum bereit, das in die Peptidkette inkorporiert wird und durch ein Substrat einer Oxidation und Reduktion unterzogen wird, und es bilden sich Enzyme für die Entgiftung, zum Beispiel molekulare Species der Glutathion-S-Transferase (GST) sowie die Glutathionperoxidase (GPx). Elektrophile Verbindungen, die im lebenden Körper vorkommen, greifen andere Moleküle mit hoher Elektronendichte über eine elektrophile Reaktion, zum Beispiel eine elektrophile Substitution und eine elektrophile Addition, an, wodurch sich über die Elektronen des angegriffenen Moleküls eine kovalente Bindung ausbildet. Zum Beispiel hat die elektrophile Verbindung die elektrophile Gruppe, die den Bereich hoher Elektronendichte einer Metall- Stickstoff-Bindung eines metallhaltigen Polymers, wie einer Si-N-Bindung, Al-N-Bindung und B-N-Bindung, angreifen kann, wodurch die Metall-Stickstoff-Bindung gespalten und eine neue Bindung gebildet wird. Die elektrophile Verbindung wird über die Hydrierung von Kanzerogenen erzeugt, zu denen wenigstens eines aus der Gruppe gehört, die aus polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen wie Benzpyren, Azoverbindungen, aromatischen Aminen oder anderen chemischen Substanzen besteht, die Mutationen, Zelltoxizität und eine Kanzerogenese bewirken, indem sie eine kovalente Bindung mit einem nukleophilen Teil der DNA oder von Proteinen ausbilden. Die Enzyme für die Entgiftung dienen als Katalysator für eine reduktive Reaktion hochreaktiver elektrophiler Verbindungen zu Wasser oder Alkohol mit reaktivem Sauerstoff, Wasserstoffperoxid oder organischen Peroxiden.
Die Aminosäuremischung wird über die Zugabe von Pentarsäure und Essigsäure zu Aminosäuren hergestellt, und die Mischung enthält viele funktionelle Gruppen, wie Aminogruppen, wodurch sich leicht das Chelat mit dem Metall bildet. Insbesondere erleichtert die Aminosäuremischung die Erzeugung des Chelats, da die Stickstoffatome der Aminogruppe stark elektronenabgebende Eigenschaften aufweisen, wodurch die Bildung einer Koordinationsbindung mit dem Metall als Elektronenakzeptor gefördert wird. Außerdem bilden Aminosäuren generell fünfgliedrige Chelatringe in Form zweizähniger Koordinationskomplexe über Carboxy- und Aminogruppen, die in einem Aminosäuremolekül enthalten sind, wenn die Aminosäure mit Metallen zu einem Chelat reagiert. Das Chelat, das durch das Mischen der Aminosäure mit dem Metall hergestellt wird, verursacht kein Ausfallen von Metallverbindungen, und es zersetzt sich nicht, wenn man es über längere Zeiträume stehen lässt, da die Chelatringe im Komplex eine höhere Stabilität aufweisen als in einem einfachen Komplex, und die fünfgliedrigen Ringe sind aufgrund des Chelateffektes die stabilsten in dem die Chelatringe enthaltenden Komplex. Nach dem Aufbringen des Düngemittels auf die Erde resorbieren die Agrarprodukte das unveränderte Chelat im Düngemittel, da das Chelat durch Mikroorganismen oder Chemikalien im Boden kaum zersetzt oder abgebaut wird. Wenn die Agrarprodukte von lebenden Körpern aufgenommen werden, kann das Chelat mit hoher Ausbeute antitoxisch wirkende Enzyme bilden, die als Katalysator zur Reduktion von reaktivem Sauerstoff dienen.
Wenn die Menge der Metallverbindung unter 0,01 Teilen liegt, wird keine Chelatverbindung gebildet. Wenn die Menge der Metallverbindung 4 Teile übersteigt, würde der Dünger zwar noch seine unveränderte Wirkung zeigen, aber es ist erforderlich, eine Kontamination des Bodens durch exzessive Mengen an Metallverbindungen, die in ihm akkumulieren, zu verhindern. Die Zugabe von Pentarsäure und Essigsäure zu den Aminosäuren in einer Menge von weniger als 1 Teil der Gesamtmenge führt nicht zur Bildung einer ausreichenden Chelatmenge, und eine Menge von über 5 Teilen führt nicht zu einer Erhöhung der Wirkung des Düngemittels. Die kaliumhaltige Komponente ist in einer Menge von 2 bis 8 Teilen bezüglich der Synthese von Kohlenhydraten und Stickstoffverbindungen und der Förderung des Anabolismus, des Wachstums von Wurzeln und der Bildung von Blüten und Früchten wirksam. Eine Menge der kaliumhaltigen Komponente von unter 2 Teilen führt nicht zur Bildung ausreichender Mengen an Kohlenhydraten und stickstoffhaltigen Verbindungen. Der stickstoffhaltige Dünger dient in einer Menge von 0,1 bis 1 Teil in Pflanzen zur Förderung der Synthese von Proteinen, der Teilung und der Vermehrung der Zellen, des Wachstums der Wurzeln und eines ausreichenden Wachstums der Blätter und Stiele sowie zur Förderung der Resorption und des Anabolismus der Nährstoffe. Eine Menge des stickstoffhaltigen Düngers von unter 0,1 Teil führt nicht zur Bildung ausreichender Proteinmengen. Der stickstoffhaltige Dünger führt in einer Menge von 0,1 bis 1 Teil zur Förderung des Wachstums der Wurzeln und zu einer Aktivierung der Keimung. Eine Menge der phosphorhaltigen Komponente von unter 0,01 Teil ist nicht imstande, das Wachstum der Wurzeln von Agrarprodukten in ausreichendem Maße zu fördern. Die kaliumhaltige Komponente in einer Menge von über 8 Teilen, die stickstoffhaltige Komponente in einer Menge von über 1 Teil und die phosphorhaltige Komponente in einer Menge von über 2 Teilen führen auf unerwünschte Weise zu einer unnötig großen Menge des Düngemittels im Boden, ohne dass sich die physiologische Wirkung eines jeden Düngemittels verändert, und die übermäßige Zufuhr des Düngemittels kann eine schädliche Wirkung auf den Boden haben. Ein pH-Wert des Düngemittels von unter 6,0 führt zu der Möglichkeit, dass es zu einer Kontamination des Bodens aufgrund einer übermäßigen Azidität kommt, und ein pH-Wert von über 7,5 beeinträchtigt die Stabilität des Komplexes.
Das Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Düngemittels mit einer Chelatkomponente umfasst die Schritte, wie sie im Anspruch 3 definiert sind.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Im Folgenden werden detaillierte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Düngemittels beschrieben.
Das erfindungsgemäße Düngemittel umfasst auf Gewichtsbasis 0,03 bis 2 Teile Selentrioxid als Metallverbindung der Chelatkomponente, 1 bis 5 Teil(e) einer Aminosäuremischung, 2 bis 8 Teile einer kaliumhaltigen Komponente, 0,1 bis 1 Teil einer stickstoffhaltigen Komponente und 0,01 bis 2 Teile einer phosphorhaltigen Komponente, so dass beim Mischen mit Wasser ein pH-Wert von 6,0 bis 7,5 entsteht.
Selen ist ein Element, das in der Glutathionperoxidase (GPx), einem Enzym zur Reduktion von Elektrophilen, wie reaktivem Sauerstoff, zu Wasser oder Alkohol enthalten ist, und das Selen stellt ein aktives Zentrum bereit, das in die Peptidkette inkorporiert ist und in Gegenwart des Substrats seinen Oxidationszustand ändert. Dementsprechend führt, wenn Menschen und Tiere Agrarprodukte in ihren Körper aufnehmen, die mit dem Düngemittel, das die Selenverbindung enthält, angebaut wurden, das aufgenommene Selen sofort zur Bildung der Glutathionperoxidase (GPx) und einer Hemmung der Entstehung von Mutationen, einer Zelltoxizität und einer Kanzerogenese.
Zu den Metallen der Metallverbindung gehören vorzugsweise Metalle, die im Meerwasser enthalten sind, aus dem Halogenelemente wie Chlor und Brom entfernt wurden. Das Zooplankton im Meerwasser nimmt Phytoplankton auf, das aus anorganischen Substanzen über einen Anabolismus organische Substanzen produziert. Es gibt viele Metallarten, viele Metallverbindungen und eine große Anzahl von Phytoplankton- und Zooplanktonarten im Meerwasser. Wenn das Düngemittel die Chelatkomponente enthält, die aus enthalogeniertem Meerwasser hergestellt wurde, dann enthält es zahllose natürliche organische Materialien, die aus toten Planktonorganismen stammen. Nach dem Aufbringen des Düngemittels auf den Boden werden natürliche organische Materialien im Düngemittel durch Mikroorganismen im Boden zu anorganischen Substanzen aufgelöst, die als Nährstoffe von Agrarprodukten resorbiert werden. Die Mikroorganismen im Boden werden durch natürliche organische Substanzen im Düngemittel so aktiviert, dass sie kontinuierlich organische Substanzen auflösen und die düngende Wirkung des Düngemittels über einen langen Zeitraum sichern und dabei die dem Boden eigene Fähigkeit zur Unterstützung des Pflanzenwachstums aufrecht erhalten. Als Ergebnis davon fördert das Düngemittel beträchtlich das Wachstum sicherer Agrarprodukte, die resistent gegenüber schädlichen Insekten sind, ohne dass das Ökosystem beeinträchtigt wird und die Balance zwischen Nährstoffen und Mikroorganismen im Boden gestört wird. Wenn die Agrarprodukte mit dem chelathaltigen Düngemittel, das aus enthalogeniertem Meerwasser gewonnen wurde, angebaut werden, haben sie ein den Konsumenten ansprechendes, gutes Aroma. Außerdem resorbieren, wenn das Chelat aus Metallen im enthalogenierten Meerwasser und der Aminosäuremischung und aus Pentarsäure und Essigsäure gebildet wird, die Agrarprodukte das Düngemittel als Nährstoff über die Wurzeln im Boden, und sie wachsen zu sicheren Agrarprodukten mit guter Farbe und gutem Aroma und Geschmack heran.
Das Chelat kann auch Metalle wie Magnesium, Natrium und andere Metalle enthalten, die in unerschöpflicher Menge im Meerwasser enthalten sind, und die ein Zentrum aus einem Metallatom im Chelat bilden. Insbesondere hat Magnesium physiologische Funktionen, indem es die Bildung von Chlorophyll, den Transfer von Phosphorsäure, die Synthese von Ölen und Fetten und die Aktivierung von Enzymen verstärkt, und somit resorbieren die Agrarprodukte eine große Menge des Düngemittels mit einer Chelatkomponente im Boden, und sie verbessern dadurch signifikant physiologische Funktionen, wenn das Magnesium das zentrale Metallatom des Chelats ist. Magnesium ist zwar sehr wichtig für Mechanismen der muskulären Resorption, des Kohlenhydratmetabolismus und des Acetylcholinmetabolismus des Körpers, aber Magnesium als solches wird vom Menschen oder vom Tier nach einer oralen Verabreichung kaum resorbiert. Wenn dagegen ein Organismus Agrarprodukte aufnimmt, die mit dem Düngemittel angebaut wurden, resorbiert er die Chelatkomponente des Magnesiums sehr effektiv, so dass eine Vasodilatation, eine Erregung und Arrhythmie des Körpers verhindert werden. Da die hohen Konzentrationen der Halogenelemente im Meerwasser stark oxidierend wirken und landwirtschaftliche Produkte dadurch korrodiert werden, werden die Halogenelemente bei der Ausführungsform aus dem Meerwasser entfernt, und das Chelat wird durch das Mischen des enthalogenierten Meerwassers mit Aminosäuren, Pentarsäure und Essigsäure hergestellt.
Die Aminosäuren stammen aus dem Abwasser der Seidenentbastung, das eine oder mehrere der Aminosäuren aus der Gruppe enthält, die aus Glycin, Alanin, Valin, Arginin, Lysin, Asparaginsäure, Glutaminsäure, Serin, Threonin, Tyrosin, Methionin und Cystein besteht. Die Aminosäuremischung wird hergestellt, indem Pentarsäure und Essigsäure zu dem Abwasser der Seidenentbastung gegeben werden. Das Fibroin der Seide enthält kolloidales Sericin, das das Fibroin einhüllt. Die Abwasserlösung wird erhalten, wenn das Fibroin in heißes Wasser, eine Seifenlösung oder eine Enzymlösung eingetaucht wird, um das kolloidale Sericin in der Lösung aufzulösen und es zur Gewinnung von Seidenfäden, die nur aus Fibroin bestehen, zu extrahieren. Demgemäß enthält die Abwasserlösung Proteine wie Fibroin und Sericin mit hohem Molekulargewicht und zahlreichen funktionellen Gruppen sowie Aminosäuren wie Glycin, Alanin, Serin und dergleichen. Mit anderen Worten, die Abwasserlösung enthält viele mehrzähnige Liganden mit einer Vielzahl von Koordinationsgruppen, die gleichzeitig zwei oder mehr Chelatringe bilden, wenn sie über eine Koordinationsbindung an ein Metall gekoppelt werden. Die gleichzeitige Bildung multipler Chelatringe fördert die chelatisierende Wirkung und führt im Vergleich zur Bildung eines einzigen Chelatringes zu stabileren Chelatverbindungen. Wenn das Chelat aus dem Abwasser der Seidenentbastung gewonnen und mit den anderen Komponenten gemischt wird, zersetzt sich das resultierende Düngemittel über einen langen Zeitraum nicht. Außerdem ist es vorteilhaft, dass das Chelat leicht und mit großer Sicherheit von Agrarprodukten resorbiert werden kann, während die Chelatkomponente von Mikroorganismen im Boden kaum zersetzt wird.
Zu bevorzugten kaliumhaltigen Komponenten können gehören Kaliumchlorid, Kaliumsulfat, Carnallit (KCl·MgCl₂·6H₂O)), Kalidüngesalze (die KCl oder K₂SO₄ enthalten), Mutterlaugekaliumsalz (KCl (+ NaCl + MgSO₄)), Pflanzen- und Holzasche (K₂CO₃ + KHCO₃), Tangasche (KCl + K₂SO₄), Zementstaub (Sulfat, Carbonat und Silicat) und Hochofenstaub (Carbonat und Sulfat). Zu bevorzugten stickstoffhaltigen Komponenten können gehören ammoniakalischer Stickstoff, wie Ammoniumsulfat ((NH₄)₂SO₄), Ammoniumchlorid (NH₄Cl), Ammoniumnitrat (NH₄NO₃, Ammoniumphosphat ((NH₄)₂HPO₄, NH₄H₂PO₄), Ammoniumhydroxid (NH₄OH), ammoniakalischer Torf (Ammoniumsalze organischer Säuren), ammoniakalisches Calciumsuperphosphat (NH₄H₂PO₄ + (NH₄)₂SO₄ und dergleichen), Ammoniumsulfatnitrat ((NH₄)₂SO₄ + NH₄NO₃), Ammophos ((NH₄)₂SO₄ + (NH₄)₂HPO₄), Ammoniumsulfatphosphat ((NH₄)₂SO₄ + (NH₄)₂HPO₄), Exkremente (Ammoniumsalze) und stabiler Dünger (Ammoniumsalze), Nitratstickstoff, wie Ammoniumnitrat (NH₄NO₃), Chilesalpeter (NaNO₃), Calciumnitrat (Ca(NO₃)₂), Kaliumnitrat (KNO₃), Ammoniumsulfatnitrat ((NH₄)₂SO₄ + NH₄NO₃, Nitrokalk (NH₄NO₃ + CaCO₃) und Calurea (Ca(NO₃)₂·4CO(NH₂)₂), Cyanamidstickstoff, wie Kalkstickstoff (CaCN₂), Harnstoffstickstoff, wie Harnstoff (CO(NH₂)₂) und Calurea (Ca(NO₃)₂·4CO(NH₂)₂), Aminostickstoff, wie Harnstoff-Formaldehyd (Uraform) (CO(NH₂)₂-HCHO-Kondensat), Oxamid (NH₂-CO-CO-NH₂), Guanylharnstoffsalze ([NH₂-C(NH)-NH-CO-NH₂)·X, wobei X gleich HCl, H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₃ und dergleichen ist), Guanindinsalze ([NH₂-C(NH)-NH₂]·X, wobei X gleich HCl, H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₃ und dergleichen ist) und ammoniakalischer Torf (der CO(NH)₂)₂ enthält) und Proteinstickstoff, wie Fischmehl (das NH₂, NH enthält) und Sojabohnenpresskuchen (der NH₂, NH enthält).
Die bevorzugte phosphorhaltige Komponente kann enthalten Calciumsuperphosphat (Ca(H₂PO₄)₂ + CaSO₄), konzentriertes Superphosphat (Ca(H₂PO₄)₂), Serpentin-Superphosphat (Calciumsuperphosphat + Serpentin), verschmolzenes Magnesiumphosphat (CaO-MgO-P₂O₅-SiO₂-Glas), calciniertes Phosphat (Ca₃(PO₄)₂-CaNaPO₄, feste Lösung), Phosphatmischung (Calciumsuperphosphat (konzentriertes Superphosphat) + verschmolzenes Magnesiumphosphat), gemahlenen natürlichen phosphosauren Kalk (Ca₃(PO₄)₂), ausgefälltes Phosphat (CaHPO₄), Ammoniumsulfatphosphat ((NH₄)₂SO₄ + NH₄H₂PO₄), Kaliumsulfatammoniumphosphat ((NH₄)₂SO₄ + NH₄H₂PO₄ + K₂SO₄), Kugeldünger (Ammoniumsulfat + Calciumsuperphosphat + Kaliumsalz + Torf, wobei das Phosphat als Ca(H₂PO₄)₂ vorliegt) und Volldünger (Ca(H₂PO₄)₂, CaHPO₄, Ca₃(HPO₄)₂ und dergleichen).
Das erfindungsgemäße Düngemittel ist sehr wirksam beim Anbau von Agrarprodukten, wie Gemüse, und zwar hinsichtlich einer guten Farbe, eines ausgezeichneten Aromas und eines köstlichen Geschmacks sowie antiseptischer Eigenschaften und einer Widerstandsfähigkeit gegenüber Pilzen, und zwar aufgrund der Chelatkomponente, die aus einer Aminosäuremischung und Selentrioxid in Form eines Komplexes besteht, den ein Körper leicht aufnehmen kann.
Es wurde auch gefunden, dass, wenn ein lebender Organismus das mit dem erfindungsgemäßen Düngemittel angebaute Agrarprodukt aufnimmt, das Chelat im Körper Enzyme zur Entgiftung von reaktivem Sauerstoff, Wasserstoffperoxid, organischen Peroxiden und kanzerogenen Substanzen bilden und eine Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Oxidation bewirken kann.
Im Folgenden werden drei Beispiele gebracht, die gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, wobei alle Angaben zum Gehalt auf dem Gewicht basieren.
Beispiel 1
Die Aminosäuren stammten aus dem Abwasser der Seidenentbastung, und jeweils 1 Teil Aminosäuren, Pentarsäure und Essigsäure wurden zur Herstellung einer sauren Lösung in 3 Teilen Wasser gelöst. Getrennt davon wurden 0,07 Teile Selentrioxid in 3 Teilen Wasser gelöst, um eine Lösung zu erzeugen, die dann zu der sauren Lösung gegeben wurde, und dann wurde 60 Minuten, bis sich alles vollständig gelöst hatte, gerührt. Anschließend wurden 4 Teile Pflanzen- und Holzasche (K₂CO₃, KHCO₃) als kaliumhaltige Komponente zu der Mischung gegeben, die 60 Minuten gerührt wurde. Es wurden auch 0,5 Teile Ammoniumsulfat ((NH₄)₂SO₄) als stickstoffhaltige Komponente und 1 Teil Calciumsuperphosphat (Ca(H₂PO₄)₂ + CaSO₄) als phosphorhaltige Komponente zu der Mischung gegeben, um das selenhaltige Düngemittel mit einem auf 6,6 eingestellten pH-Wert zu erhalten.
Referenzbeispiel 2 (nicht Inhalt der Erfindung)
190 Teile einer 50%igen Silbernitratlösung wurden zu 1000 Teilen Meerwasser gegeben, und das Ganze wurde 30 Minuten gerührt. Die während des Rührens gebildeten Niederschläge wurden entfernt, so dass 1100 Teile Meerwasser ohne Halogenelemente erhalten wurden. Es wurden zwei Teile der aus dem Abwasser der Seidenentbastung gewonnenen Aminosäuren und 0,5 Teile Hexarsäure zum enthalogenierten Meerwasser gegeben, wodurch eine Mischlösung erhalten wurde, die 60 Minuten gerührt wurde. Anschließend wurden 6 Teile Tangasche (KCl + K₂SO₄) als kaliumhaltige Komponente zu der gemischten Lösung gegeben, die 60 Minuten gerührt wurde. Anschließend wurden 0,2 Teile Ammoniumhydroxid (NH₄OH) als stickstoffhaltige Komponente und 0,06 Teile gemahlener natürlicher phosphosaurer Kalk (Ca₃(PO₄)₂) als phosphorhaltige Komponente zu der gemischten Lösung gegeben, wodurch das Düngemittel erhalten wurde, das die Chelatkomponente enthielt und einen auf 7,1 eingestellten pH-Wert hatte.
Referenzbeispiel 3 (nicht Inhalt der Erfindung)
Die Aminosäuren stammten aus dem Abwasser der Seidenentbastung, und jeweils 1 Teil Aminosäuren, Pentarsäure und Essigsäure wurden zu 94 Teilen enthalogeniertem Meerwasser gegeben, das gemäß dem Verfahren aus Beispiel 2 erhalten worden war, wodurch eine Mischlösung erzeugt wurde, die dann 60 Minuten gerührt wurde. Nacheinander wurden dann 4 Teile Pflanzen- und Holzasche (K₂CO₃, KHCO₃) als kaliumhaltige Komponente zu der gemischten Lösung gegeben, die dann 60 Minuten gerührt wurde. Es wurden auch 0,5 Teile Ammoniumsulfat ((NH₄)₂SO₄) als stickstoffhaltige Komponente und 1 Teil Calciumsuperphosphat (Ca(H₂PO₄)₂ + CaSO₄) als phosphorhaltige Komponente zu der gemischten Lösung gegeben, wodurch das Düngemittel erhalten wurde, das das Chelat enthielt und einen auf 6,6 eingestellten pH-Wert hatte.
Anbau
Die Düngemittel aus dem Beispiel 1 und den Referenzbeispielen 2 und 3 wurden mit Wasser auf 1/10 ihrer Konzentration verdünnt, und 100 ml des verdünnten Düngemittels wurden zwei Monate lang alle zwei Wochen um Rettichpflänzchen (Daikon-Pflänzchen) herum verteilt. Zwei unterschiedliche Rettichpflänzchen, die mit dem bzw. ohne das Düngemittel angebaut worden waren, wurden 3 Wochen lang 7 Wochen alten weiblichen F344-Ratten verfüttert, deren Lebern, Nieren und Lungen entnommen wurden. Dann wurden Vergleiche durchgeführt hinsichtlich der Farbe, des Aromas und des Geschmacks der Produkte, der Menge der Enzyme, die in den inneren Organen der Ratten enthalten waren, der antiseptischen Eigenschaften und der Widerstandsfähigkeit gegenüber Pilzen, der entgiftenden Wirkung auf kanzerogene Substanzen und dergleichen und bezüglich der Widerstandsfähigkeit der Enzyme gegenüber einer Oxidation, und zwar mittels der folgenden Verfahren 1 bis 3:

1. Untersuchung der Farbe, des Aromas und des Geschmacks der Rettichpflänzchen im normalen Zustand und nach dem Braten in heißem Öl.
2. Untersuchung der antiseptischen Eigenschaften und der Widerstandsfähigkeit gegen Pilze der zu kleinen Stückchen zerschnittenen, in Wasser gegebenen und bei Raumtemperatur stehengelassenen Rettichpflänzchen.
3. Bestimmung der Menge der molekularen Species des Enzyms Glutathion-S-Transferase (GST) und der Glutathionperoxidase (GPx). Die Menge der einzelnen Species der GST wurde wie folgt bestimmt:

i) Herstellung von Proben für die Elektrophorese
a) Leber und Niere
Zu den entnommenen Lebern und Nieren der Ratten wurde für die Homogenisierung eine Lösung aus 0,25 M Saccharose und 10 mM Phosphatpuffer, pH 7,4, deren Menge dem Dreifachen des Gewichtes eines jeden Stückes entsprach, gegeben. Es wurden 50 μl 20%iges SDS und 275 μl PBS zu 20 μl der homogenisierten Stückchen gegeben, und die Mischung wurde zur Bestimmung der Menge des Gesamtproteins mittels des Lowry-Verfahrens mit Wasser auf 1/10 der Konzentration verdünnt. Die Proteinkonzentration der Mischung wurde mit einem Verdünnungsmittel auf 1 mg/ml eingestellt, und nach dem Kochen der Mischung für 2 Minuten in heißem Wasser wurden 50 μl 0,1% BPB zu der Mischung gegeben, um die Proben für die Elektrophorese zu präparieren.
ii) Elektrophorese
Es wurde zur Trennung der Proteine in den Elektrophoreseproben eine Elektrophorese in einem 12,5%igen SDS-Polyacrylamid-Gel (SDS-PAGE-Elektrophorese) durchgeführt, wobei die Proteine zunächst bei 28 mA in und durch ein Stacking-Gel und anschließend eine Stunde bei 36 mA durch ein Trenngel wanderten.
iii) Western Blot
Nitrocellulose-Membranen wurde mittels einer Transblot-Cell von Bio-Rad unter Einsatz von 80 Volt zwei Stunden Strom zugeführt, um die über die Gelelektrophorese aufgetrennten Proteine auf die Membranen zu blotten.
iv) Immunfärbung
a) Blocking
Die Nitrocellulose-Membranen wurden mit einer Lösung aus 3% entfetteter Milch und TBS-Puffer von pH 7,4 eine Stunde geblockt.
b) primärer Antikörper
Es wurde eine TBS-Pufferlösung, die 3% Rinderalbumin (BSA) enthielt, zu einem polyklonalen Kaninchen-Antikörper von Biotrin International Limited, der gegen die rGST A1 (Ya), rGST A3 (Yc), rGST A4 (Yk), rGST M1 (Yb1), rGST M2 (Yb2) und rGST P1 (Yp) gerichtet war, gegeben, um ihn auf 1/1000 der Ausgangskonzentration zu verdünnen. Nach dem Stehenlassen über Nacht in einem Kühlraum oder für eine Stunde bei Raumtemperatur wurde die Verdünnung 5 Minuten mit der TBS-Pufferlösung, zweimal 5 Minuten mit der TBS-Pufferlösung, die 0,05% Tween 20 enthielt, und weitere 5 Minuten mit der TBS-Pufferlösung gewaschen.
c) sekundärer Antikörper
Der Antikaninchen-IgG-Ziegenantikörper, der mit alkalischer Phosphatase markiert war und von Jackson Immuno Research Laboratories Inc. hergestellt worden war, wurde 1/5000 mit der TBS-Pufferlösung von pH 7,4 verdünnt, und nach der Reaktion mit der Lösung für eine Stunde bei Raumtemperatur wurde ähnlich wie beim primären Antikörper gewaschen.
d) Farbentwicklung
Die Farbreaktion wurde mit einem Farbreagens mit dem Namen „Nitro Blue Tetra", das von Pierce Corporation hergestellt wird, durchgeführt.
(v) Analyse
Die entwickelte Farbbande einer jeden Probe wurde in die Photoretuschier-Software Adobe Photoshop eingelesen, um die Intensität der entwickelten Farbbande mit einem NIH-Image-Analyser zu bestimmen. Die resultierenden Daten wurden verglichen, indem die Veränderungen der molekularen GST-Species mittels des Tests auf signifikante Unterschiede (des t-Minus-Assay) untersucht wurden. Die Ergebnisse für die molekularen GST-Species wurden in Form von Intensitätsverhältnissen (ohne Dimension) berechnet, wobei für die entwickelte Farbbande für die Leber und die Niere von weiblichen, 7 Wochen alten F344-Ratten, an die anstelle der Rettichpflänzchen 3 Wochen lang normale, kommerziell erhältliche, feste Nahrung verfüttert worden war, die Intensität als „1" definiert wurde.
Testergebnisse
Die Tabellen 1 und 2 zeigen die Testergebnisse für die Enzyme, die GST (nmol/mg Protein/min) und die GPx (mU/mg Protein/min), und die Markierungen (*) zeigen signifikante Unterschiede der erfindungsgemäßen Probe 1 und der Referenzbeispiele 2 und 3 im Vergleich zu den Kontrollen 1 und 2 ohne das erfindungsgemäße Düngemittel an. Die Einheit „nmol/mg Protein/min" gibt die Enzymmenge in Nanomolen [(nmol = U (Einheit)] an, die mit 1 mg Protein in 1 Minute erhalten wurden. Die Einheit „mU" (Milliunits) bedeutet Picomole [mU = pmol].
Die Tabelle 1 zeigt, dass die Probe 1 im Vergleich mit der Kontrolle 1 offensichtlich günstigere Eigenschaften bezüglich einer guten Farbe, eines ausgezeichneten Aromas und eines köstlichen Geschmacks der Produkte sowie längere antiseptische Eigenschaften und bessere Eigenschaften bezüglich einer Resistenz gegen Pilze besitzt. Auch enthält die Probe 1 größere Mengen molekularer Species des Enzyms Glutathion-S-Transferase in der Niere und der Leber im Vergleich zur Kontrolle 1. Die GST hat eine entgiftende Wirkung auf kanzerogene Substanzen und dergleichen und bewirkt eine Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Oxidation. Die Probe 1 enthält größere Mengen des Enzyms Glutathionperoxidase (GPx) in der Niere und der Leber im Vergleich zur Kontrolle 1. Die Tabelle 2 zeigt, dass die Proben 2 und 3 im Vergleich zur Kontrolle 2 offensichtlich günstigere Eigenschaften bezüglich einer guten Farbe, eines ausgezeichneten Aromas und eines köstlichen Geschmacks der Produkte sowie längere antiseptische Eigenschaften und bessere Eigenschaften bezüglich einer Resistenz gegen Pilze besitzen. Außerdem enthalten die Proben 2 und 3 größere Mengen des Enzyms GST in der Niere und der Leber und größere Mengen des Enzyms GPx in der Niere im Vergleich zur Kontrolle 2.
Als Ergebnis wurde gefunden, dass das erfindungsgemäße Düngemittel zum Anbau von Agrarprodukten eingesetzt werden kann, die lange frisch bleiben können, weil die Produkte antiseptische Eigenschaften und eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Pilze aufweisen, und deshalb wird die Qualität der Produkte während des Transportes an entfernte Orte nicht beeinträchtigt. Wenn Personen die Produkte essen und aufnehmen, kann das Chelat Enzyme bilden, die eine entgiftende Wirkung auf kanzerogene Substanzen und dergleichen und eine Wirkung gegen Krebs haben und im Körper eine Widerstandsfähigkeit gegen eine Oxidation zur Verbesserung der menschlichen Gesundheit bereitstellen.
Tabelle 1
Tabelle 2

Claims

Düngemittel mit einer Chelatkomponente, wobei das genannte Düngemittel auf Gewichtsbasis umfasst 0,03 bis 2 Teile Selentrioxid als Metallverbindung der Chelatkomponente, 1 bis 5 Teile einer Aminosäuremischung, 2 bis 8 Teile einer kaliumhaltigen Komponente, 0,1 bis 1 Teil einer stickstoffhaltigen Komponente und 0,01 bis 2 Teile einer phosphorhaltigen Komponente umfasst, so dass beim Mischen mit Wasser ein pH-Wert von 6,0 bis 7,5 entsteht, wobei die genannte Aminosäuremischung Aminosäuren, die aus dem Abwasser der Seidenentbastung stammen, 0,5 bis 1,5 Teile Pentarsäure und 0,5 bis 1,5 Teile Essigsäure enthält.
Düngemittel gemäß Anspruch 1, wobei die Aminosäure(n) eine oder mehrere aus der Gruppe aus Glycin, Alanin, Valin, Arginin, Lysin, Asparaginsäure, Glutaminsäure, Serin, Threonin, Tyrosin, Methionin und Cystein ist bzw. sind.
Verfahren zur Herstellung eines Düngemittels mit einer Chelatkomponente, wobei das Verfahren umfasst die Schritte des Auflösens von, auf Gewichtsbasis, 0,03 bis 2 Teilen Selentrioxid als Metallverbindung der Chelatkomponente in Wasser zur Herstellung einer wässrigen Lösung, des Auflösens von 1 bis 5 Teilen einer Aminosäuremischung in Wasser zur Herstellung einer Säurelösung, wobei die genannte Aminosäuremischung Aminosäuren, die aus dem Abwasser der Seidenentbastung stammen, 0,5 bis 1,5 Teile Pentarsäure und 0,5 bis 1,5 Teile Essigsäure enthält, des Mischens der genannten Säurelösung mit der genannten wässrigen Lösung zur Herstellung einer gemischten Lösung, und des Zugebens von 2 bis 8 Teilen einer kaliumhaltigen Komponente, 0,1 bis 1 Teil einer stickstoffhaltigen Komponente und 0,01 bis 2 Teilen einer phosphorhaltigen Komponente zur gemischten Lösung zur Erzielung eines pH-Werts von 6,0 bis 7,5 nach der Mischung mit Wasser.