Roman Pavela, Martin Bárnet
Vydal Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i.
Alternativní plodina saturejka zahradní (Satureja hortensis L.) pěstování, význam, využití v ochraně rostlin
2011 UPLATNĚNÁ CERTIFIKOVANÁ METODIKA
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. AGRA GROUP a.s. 2011
Autoři:
Ing. Roman Pavela Ing. Martin Bárnet, Ph.D.
Název:
Alternativní plodina saturejka zahradní (Satureja hortensis L.) pěstování, význam, využití v ochraně rostlin
Vydavatel:
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. Drnovská 507, 161 06 Praha 6 – Ruzyně
Sazba a tisk:
Ing. Vladimír Luňáček Erno Košťála 968, 530 12 Pardubice
Náklad:
200 ks
Vydáno v roce:
2011
Kontakt na autory:
[email protected] [email protected]
© Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., 2011 ISBN: 978-80-7427-083-3
© Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., 2011 ISBN: 978-80-7427-083-3
7.
SEZNAM PUBLIKACÍ, KTERÉ PŘEDCHÁZELY METODICE 1.
Pavela, R., Sajfrtova, M., Sovová, H., Barnet, M. (2008) The insecticidal activity of Satureja hortensis L. extracts obtained by supercritical fluid extraction and traditional extraction techniques. Applied Entomology and Zoology 43 (3), 377-382.
2.
Pavela, R., Sajfrtova, M., Sovová, H., Barnet, M. (2009) The effects of extracts obtained by supercritical fluid extraction and traditional extraction techniques on larvae Leptinotarsa decemlineata SAY. Journal of Essential Oils Research 21 (4), 367-373.
3.
Bárnet, M., Pavela, R. (2009) Vliv intenzity dusíkatého hnojení na výtěžnost esenciálního oleje saturejky zahradní (Satureja hortensis L.). Úroda 57(12-CD Brno), 291 - 295
4.
Bárnet, M., Pavela, R. (2010) Vliv intenzity dusíkatého hnojení na výtěžnost suché drogy a esenciálního oleje saturejky zahradní (Satureja hortensis L.). Úroda, 58 (12,věd.př.): 409 – 412
Roman Pavela, Martin Bárnet
Alternativní plodina saturejka zahradní (Satureja hortensis L.) pěstování, význam, využití v ochraně rostlin Uplatněná certifikovaná metodika
Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i. AGRA GROUP a.s. 2011 24
Uplatněná certifikovaná metodika byla vypracována za finanční podpory a použití výsledků řešení výzkumného projektu MŠMT 2B06049
6.
SEZNAM POUŽITÉ A SOUVISEJÍCÍ LITERATURY 1.
Habán, M., Černá, K., Dančák, I. (2001) Koreninové rastliny. Ústav vedecko-technických informácií pre pôdohospodárstvo, Nitra, 145 s, ISBN 80-853-3095-4.
2.
Isman, M. B. (2006) Botanical insecticides, deterrents, and repellents in modern agriculture and an increasingly regulated world. Annual Review of Entomology 51, 45-66.
3.
Jacobson, M. (1988) Focus on phytochemical pesticides, vol. I. The neem tree 1989.CRC Boca Raton, FL. /U.S.A.
4.
Neugebauerová, J. (2006) Pěstování léčivých kořeninových rostlin. Ediční středisko MZLU, Brno, 122 s, ISBN 80-7157-997-1.
5.
Pavela, R. (2006) Insecticidal activity of essential oils against cabbage aphid Brevicoryne brassicae. Journal of Essential Oil-Bearing Plants 9(2), 99-106.
6.
Pavela, R. (2007) Possibilities of botanical insecticide exploitation in plant protection. Pest Technology 1, 47-52.
Oponenti:
7.
Pavela, R. (2008a) Insecticidal properties of several essential oils on the house fly (Musca domestica L.). Phytotherapy Research 22(2), 274-278.
Ing. Jarmila Neugebauerová, Ph.D.
8.
Pavela, R. (2008b) Acute and synergistic effects of some monoterpenoid essential oil compounds on the House Fly (Musca domestica L.). Journal of Essential Oil-Bearing Plants 11 (5), 451 – 459.
9.
Small, E. (2006) Velká kniha koření, bylin a aromatických rostlin. Volvox Globator, 1021 s, ISBN 80-7207-462-8.
Mendelova univerzita v Brně, Zahradnická fakulta v Lednici
Ing. Michaela Budňáková Ministerstvo zemědělství ČR, oddělení polních plodin
Metodika byla schválena Ministerstvem zemědělství ČR – odborem rostlinných komodit pod č.j. 214333/2011-MZE-17221. Ministerstvo zemědělství doporučuje tuto metodiku pro využití v zemědělské praxi.
23
Ve prospěch rozvoje botanických insekticidů na bázi silice hovoří několik skutečností: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Relativně nízké náklady na aktivní složky. Při použití v nižších koncentracích nejsou v zásadě toxické pro teplokrevné živočichy. Jejich biologická účinnost je obvykle univerzální (insekticidní, fungicidní a baktericidní), což může snižovat náklady na ochranu dalšími pesticidy. Účinnost (především kontaktní) je rychlá a okamžitá. Rezidua se relativně rychle rozkládají. Obvykle nepůsobí negativně na přirozené nepřátele škůdců.
Přípravky na ochranu rostlin obsahující extrakt z kvetoucích nadzemních částí saturejky zahradní nejsou v České republice prozatím registrovány. Potenciál jejich využití pro ochranu rostlin před hmyzími škůdci a to jak preventivně, tak kurativně, je zejména proti sviluškám, molicím, mšicím, housenkám, larvám a dospělcům listožravých brouků, a to aplikací ve formě postřiků na užitkové a okrasné rostliny na pěstebních plochách (volné půdě), krytých pěstebních zařízeních (pařeniště, skleníky, foliovníky) i v domácnostech.
Cíl metodiky Cílem uplatněné certifikované metodiky je poskytnout uživateli metodiky ucelený přehled informací o pěstování a využití saturejky zahradní.
Vlastní popis metodiky Metodika poskytuje ucelenou informaci o technologii pěstování, zpracování a uplatnění produkce saturejky zahradní ve výrobních podmínkách ČR. V metodice jsou shrnuty nové poznatky a praktická doporučení pro zvýšení výtěžnosti aromatických látek a nové možnosti využití plodiny jako zdroje biologicky aktivních látek pro výrobu botanických pesticidů.
Srovnání „novosti postupů“ Zpracovaná metodika nabízí uživateli nový pohled na využití produkce saturejky zahradní. Poskytuje mu novou, alternativní, plodinu, vhodnou pro pěstování v podmínkách ČR a zároveň mu nabízí nové možnosti prodeje anebo využití vypěstovaného materiálu pro účely výroby environmentálně bezpečných pesticidů. Ucelená metodika pěstování saturejky zahradní se zaměřením na nové, alternativní, využití aromatických látek nebyla dosud publikována.
Popis uplatnění metodiky Metodika shrnuje nové poznatky v oblasti využití biologicky aktivních látek pesticidního charakteru, získaných z rostlin saturejky zahradní. Zároveň stručně shrnuje nejnovější poznatky z oblasti agrotechnických postupů uplatňovaných při pěstování této plodiny, s cílem získat maximální produkci se zřetelem na výtěžnost aromatických látek, jako hlavního kvalitativního ukazatele drogy. Předpokládanými uživateli metodiky jsou pěstitelé a zpracovatelé léčivých a kořeninových rostlin, pěstitelé hledající alternativní plodiny pro pěstování a drobní pěstitelé.
Ekonomické aspekty Zavedení metodických postupů uvedených v metodice do praxe nepředstavuje pro uživatele nutnost pořízení nové techniky nebo zavedení technologických postupů, které by nebyly běžně dostupné v zemědělských provozech. Ekonomický přínos pro uživatele metodiky je přímo závislý na způsobu realizace produkované drogy, případně získaných extraktů nebo využití ve vlastních provozech. Lze ho odhadnout na jednotky až desítky tisíc korun na jeden hektar porostu saturejky zahradní.
22
Zájem o silice a jejich složky jako botanických insekticidů se obnovil po
OBSAH OBSAH 1. ÚVOD 2. SATUREJKA ZAHRADNÍ 2.1 Botanická a biologická charakteristika 2.2 Původ a rozšíření 2.3 Chemické složení 2.4 Známé účinky a využití látek obsažených v silici 2.5 Význam pěstování 3. PĚSTOVÁNÍ 3.1 Sortiment odrůd 3.2 Agrotechnické podmínky pěstování 3.3 Technologie pěstování 3.4 Ochrana 3.5 Technologické zásahy ovlivňující výtěžnost aromatických látek 3.5.1 Dávky dusíku 3.5.2 Elicitace 4. ZPRACOVÁNÍ PRODUKCE 4.1 Sušení 4.2 Hydrodestilace 4.3 Extrakce - pomocí organických rozpouštědel 4.4 Extrakce – superkritická fluidní extrakce 5. ZPŮSOBY VYUŽITÍ 5.1 Tradiční využití: 5.1.1 Farmaceutický průmysl 5.1.2 Potravinářství a kulinářství 5.1.3 Kosmetický průmysl 5.2 Nové možnosti využití: 5.2.1 Historie 5.2.2 Rozdělení 5.2.3 Využití v ochraně rostlin 6. SEZNAM POUŽITÉ A SOUVISEJÍCÍ LITERATURY 7. SEZNAM PUBLIKACÍ, KTERÉ PŘEDCHÁZELY METODICE
4 5 6 6 6 7 7 8 8 8 9 9 11 11 11 16 16 16 17 17 17 18 18 18 19 19 19 19 19 21 23 24
zjištění jejich fumigačního a kontaktně insekticidního účinku proti širokému spektru škůdců v 90. letech 20. století. Rychlý účinek proti některým škůdcům ukazuje na neurotoxickou cestu působení, přičemž u některých silic existují důkazy o interferenci s neuromodulátorem oktopaminem a u jiných o interferenci s chloridovými kanály, jejichž propustnost zvyšuje neurotransmiter GABA. Kromě přímých insekticidních účinků (ať už na akutní nebo chronickou toxicitu) byly u mnoha silic prokázány repelentní, protipožerové, antiovipoziční účinky, které jsou často spojeny s inhibicí růstu larev nebo snížením plodnosti dospělců. Až na několik málo výjimek jsou samotné silice nebo přípravky z nich převážně netoxické a to jak pro savce, tak pro ptáky a ryby . Na hmyz však vykazují širokospektrální účinky. Díky své těkavosti vykazují omezenou persistenci v polních podmínkách, takže i když jsou přirození nepřátelé vůči nim v případě přímého kontaktu zranitelní, je nepravděpodobné, že by u predátorů a parasitoidů, kteří se jeden nebo několik dnů po ošetření vrátí na ošetřené plodiny, došlo k otravě reziduálním kontaktem. Ve Spojených státech amerických byl vývoj insekticidů vycházejících z rostlinných silic značně usnadněn tím, že určité silice, které se běžně používají při výrobě potravin a nápojů, byly vyňaty z registrace. Díky této možnosti se rozběhl vývoj insekticidů, fungicidů a herbicidů na bázi silice, určených pro zemědělské a průmyslové aplikace a pro spotřebitelský trh. Jako biologicky aktivní látky se v současnosti obvykle používá rozmarýnová silice, silice z hřebíčkovce a tymiánu. 5.2.3
Využití v ochraně rostlin
Zájem o botanické insekticidy je značný. Přípravky na bázi silice jsou používány zejména pro ochranu skleníkových kultur, při ochraně před parazity u domácích a hospodářských zvířat, ale také v ochraně zeleniny a ovoce, kdy jsou využívány především eko-zemědělci a drobnými pěstiteli. Na světový trh vstoupilo s těmito přípravky několik privátních společností.
21
V průběhu 20. století však byly botanické insekticidy vytlačeny syntetickými. Nově byly botanické pesticidy objeveny až v důsledku hledání vhodné alternativy ochrany rostlin, která by byla environmentálně a zdravotně bezpečná a řešila by vzniklé problémy se vznikem rezistence patogenů a škůdců. Botanické pesticidy se tak staly novou vhodnou alternativou a jsou více používány. 5.2.2
Nejvýznamnější botanické insekticidy V současné době existují čtyři objemově nejvýznamnější typy botanických
insekticidů. Jsou
to
přípravky vyrobené
z
extraktů
rostlin
Chrysanthemum
cinerariifolium, Deris sp., Azadirachta indica a dalších aromatických rostlin. V omezené míře se používají další rostlinné extrakty a oleje (např. olej z česneku, olejopryskyřice z Capsicum annum), které jsou používány spíše lokálně v menším množství v různých státech světa. Silice se získávají z mnoha aromatických rostlin. Dosud byly získány z více jak 3 000 druhů rostlin, z nichž prozatím našlo komerční uplatnění přibližně 10 %. Většina komerčně úspěšných rostlin patří do čeledi hluchavkovitých – Lamiaceae. Po chemické stránce se silice skládají z komplexních směsí 20-80 monoterpenů, biogeneticky příbuzných fenolů, diterpenů a seskviterpenů, které jsou zastoupeny v různých koncentračních poměrech. Ačkoliv jsou silice složeny z několika desítek látek, obvykle obsahují 1-5 látek, jejichž obsah je majoritní a pro daný rostlinný druh typický. Mnohdy jdou pak tyto majoritní látky v synergickém vztahu s některou z dalších, ať už majoritní
1.
ÚVOD
Environmentální bezpečnost, bezpečnost potravin, trvale udržitelný rozvoj, rezidua přípravků na ochranu rostlin v potravních řetězcích, vývoj rezistentních populací chorob a škůdců; to všechno jsou témata v dnešní době skloňovaná ve všech pádech a posuzovaná ze všech stran. Všechny tyto výše uvedené problémy vznikají především při neuváženém a dlouhodobém používání syntetických přípravků na ochranu rostlin. Proto se v dnešní době klade důraz na hledání nových environmentálně a zdravotně bezpečných systémů ochrany rostlin. Jednou z alternativ řešení je využití biologicky aktivních látek obranného charakteru získaných z rostlin - rostlinných pesticidů. Jejich využívání znali již naši předci před tisíci lety a mnohé se staly předchůdci dnešních skupin účinných látek připravovaných synteticky – syntetických pesticidů. Ačkoliv není předpoklad, že botanické pesticidy nahradí levnější ,a co do množství produktivnější, syntetické pesticidy, přesto můžeme ve světě pozorovat nárůst spotřeby přípravků na bázi extraktů z rostlin. Tento nárůst je dán především zvyšujícím se zájmem o produkci ekologických potravin, bezpečných potravin (bez pesticidních reziduí) a v neposlední řadě také roste zájem drobných spotřebitelů, kde se na botanické pesticidy nahlíží jako na vhodnou alternativu chemických přípravků. Lze tedy předpokládat, že zájem o takovéto přípravky poroste nejen ve světě, ale i v našich podmínkách, kde je prozatím hlavní překážkou legislativní náročnost uvedení takovéhoto přípravku na trh a proto jsou převážně využívány u plodin pěstovaných pro nepotravinářské účely.
nebo minoritní složkou, obsaženou v silici a spolu významně zvyšují biologickou účinnost.
20
5
2.
5.1.2
SATUREJKA ZAHRADNÍ Satureja hortensis L., čeleď hluchavkovité (Lamiaceae) anglicky
Summer savory
německy
Sommer-Bohnenkraut
rusky
Чабер садовый
španělsky
La ajedrea de jardín
2.1 Botanická a biologická charakteristika Saturejka zahradní je jednoletá rostlina. Tvoří bohatý kořenový systém svazčitých kořínků. Lodyha je 0,3-0,6 m vysoká, vzpřímená, naspodu zdřevnatělá, na povrchu plstnatě ochlupená, načervenalá, větvená, pýřitá, v mládí je čtverhranná. Listy jsou tmavě zelené, čárkovité až kopinaté, celokrajné, zašpičatělé, na bázi se zužující s okraji brvitými, mírně chlupaté. Listy jsou křižmostojné,na obou stranách mají viditelné siličnaté žlázky, řapíky jsou nevýrazné. Celá rostlina má fialový nádech. Květy jsou drobné, na krátkých stopkách, kalich je zvonkovitý, zelený nebo fialový, v ústí často červeně tečkované a tvoří 2-5květé lichopřesleny. U saturejky zahradní se vyskytuje ze šlechtitelského hlediska významná odlišnost velikosti květů (gynodimorfismus). Pokud jsou v jedněch květech tyčinky a semeník, pak jsou květy větší, pokud mají květy jen semeník, pak jsou menší. Kvete od července do října. Plodem jsou hladké vejčité tvrdky, tmavé až černohnědé barvy, na povrchu tečkované.
2.2 Původ a rozšíření Rod saturejka zahrnuje asi 30 druhů, které rostou v mírných a subtropických pásmech obou polokoulí. Saturejka zahradní je původem z jihovýchodní Evropy, Středomoří a teplých oblastí jihozápadní Asie. Rozšířená je od Španělska přes Jugoslávii do Řecka. V oblasti Černého moře do Iránu. Od 9 století se rozšiřuje do severnějších částí Evropy především Německa, Ruska, Bulharska a Francie. V ČR se pěstuje na omezených plochách a zahrádkách a občas zplaňuje.
6
Potravinářství a kulinářství
Požadavky na kvalitu drogy saturejky zahradní podrobně specifikuje česká technická norma ČSN ISO 7928-2. Norma přesně specifikuje nároky na saturejku zahradní uváděnou do oběhu jako lodyhy nebo celé listy a zlomky listů. Specifikuje požadavky na vůni a chuť, napadení hmyzem a plísněmi, příměsi a chemické složení. V kulinářství se saturejka pro svou palčivou a ostrou chuť dá použít všude tam, kde se dává pepř. Sušené listy si dobře uchovávají příjemnou vůni. Je vhodná k pokrmům z luštěnin, vepřového a drůbežího masa, ke králíku, do polévek, křenové a rajčatové omáčky a k ochucení ryb, zvláště pstruhů. Je součástí Provensálského koření. Uplatňuje se i při výrobě koření, likérů a vermutů, v aromaterapii a balneoterapii. 5.1.3
Kosmetický průmysl
Silice saturejky zahradní je pro svoji výraznou a nezaměnitelnou vůni a chuť a specifické vlastnosti součástí kosmetických přípravků a parfémů.
5.2 Nové možnosti využití: 5.2.1
Historie
Praktické používání botanických insekticidů se datuje nejméně do doby před třemi tisíciletími, kdy se uplatňovaly ve starobylé Číně, Egyptě, Řecku a Indii. Dokonce i v Evropě a Severní Americe sahá doložené používání botanických insekticidů více než 2 500 let do minulosti. Vergil (70 – 19 př.n.l.), Columella (4 – 70 n.l.) a Plinius starší (23 – 79 n.l.) publikovali pojednání o zemědělských postupech, jejichž cílem bylo minimalizovat negativní účinky škůdců na plodiny. Zmiňovány byly metody typu mulčování a pálení, a také využití olejů k ochraně proti škůdcům. Nejvíce se rozšířilo používání prachu z Chrysanthemum cinerariifolium a Chrysanthemum coccineum. V 19. století byly používány botanické insekticidy, především pak insekticidní prášky z květenství Chrysanthemum sp. a z kořene Derris sp. nebo extraktů z listů Nicotina sp.
19
Superkritická tekutina je zvláštní skupenský stav, který spojuje vlastnosti kapalin a plynů. Vznikne zahřátím plynu nebo kapaliny na teplotu vyšší, než je jeho/její kritická teplota při současném stlačení na hodnotu vyšší než je jeho/její kritický tlak. Superkritická stav pro CO2 je teplota > 31 oC a tlak > než 7,3 Mpa. V tomto stavu má CO2 vlastnosti kapaliny i plynu a to poskytuje ideální podmínky pro rychlou extrakci s maximální výtěžností. Jakmile přizpůsobíme podmínky kdy přechází CO2 opět do plynného stavu, ztrácí svou rozpouštěcí schopnost a extrahované látky se od CO2 oddělují a jsou jímány do sběrné nádoby. Regulací tlaku a teploty lze měnit extrakční podmínky a ovlivňovat spektrum extrahovaných látek.
5.
2.3 Chemické složení Čerstvá nať saturejky zahradní obsahuje přibližně 28 % sušiny. V sušině je obsaženo přibližně 5,6 % bílkovin, 2,5 % cukrů, 1,6 % tuků, 9,1 % bezdusíkatých látek, 8,6 % vlákniny a 2,1 % popelovin. Celá rostlina obsahuje řadu biologicky aktivních látek, především ze skupiny terpenoidů, fenolů a polyfenolů. Nicméně za nejúčinnější látky s pesticidním účinkem jsou považovány aromatické uhlovodíky-silice. V suché droze můžeme nalézt 0,3-4 % silice, která je tvořena z více jak 30 % karvakrolem a γ-terpinenem, kterého je obvykle okolo 20 %. Kromě těchto dvou majoritních složek obsahuje silice v minoritním procentu p-cymen, α-terpinen, myrcen a další aromatické terpeny.
2.4 Známé účinky a využití látek obsažených v silici
ZPŮSOBY VYUŽITÍ
•
Fytoterapeutické skupiny: adstringens, antidiaroikum, stomachikum, karminativum, expektorans, gastroenteritis.
Silice má významné pesticidní (především insekticidní fungicidní, baktericidní) účinky, které byly prokázány v mnoha experimentech. Za látky zodpovědné za tuto aktivitu jsou považovány karvakrol a γ-terpinenen, které jsou v silici nejvíce obsaženy.
•
Saturejka zahradní se dá použít v dietách místo pepře. Má proti průjmový efekt, mírné močopudné účinky, používá se proti nadýmání a podporuje chuť k jídlu. Saturejka mírně snižuje krevní tlak a tlumí tachykardii. Silice z drogy saturejky zahradní podporuje vylučování žaludečních kyselin a chuti k jídlu (stomachikum); má protikřečové (spasmolytické) účinky. Karvakrol působí současně antibakteriálně a anthelminticky. Silice působí na odhlenění a napomáhá odkašlávání jako expektorans, přičemž při vylučovaní současně dezinfikuje dýchací cesty. Terapeuticky působí při nadýmaní a plynatosti (meteorizmus) jako karminativum; při průjmech jako antidiaroikum. Tlumí subjektivní pocit žízně u diabetiků.
karvakrol: Je to jednoduchý fenol, který se využívá jako potravinové aditivum pro ochranu proti bakteriální kontaminaci. Inhibuje růst některých kmenů bakterií. Kromě toho má fungicidní, baktericidní a insekticidní účinky. V lékařství se využívají drogy obsahující tuto látku jako analgetikum, expektorans, antitusikum, používá se při léčbě kožních onemocnění a nebo proti nadýmání.
•
γ-terpinen: Tento monoterpen je obsažen v mnohých aromatických rostlinách ve třech izomerech (α, β a γ), které mají podobné biologické účinky. γ-terpinen má prokazatelné pesticidní účinky (především fungicidní, insekticidní a akaricidní). Kromě toho jsou drogy obsahující tuto látku používány v parfumerii a potravinářství jako aromatické ingredience. V lékařství jsou drogy obsahující tuto látku používány jako antioxidanty, při léčbě nachlazení a žaludečních potíží.
5.1 Tradiční využití: 5.1.1
Farmaceutický průmysl
Po požití nadměrného množství silice se může podráždit sliznice trávicího ústrojí, poškodit játra a ledviny; mimo to se mohou objevit celkové příznaky (např. křeče celého těla) až smrt.
18
Kromě aromatických siličnatých látek nalezneme v droze také poměrně velké množství polyfenolických látek, především ze skupiny tříslovin a flavonoidů (4-9 %), dále pak pryskyřice, hořčiny, a minerální látky.
7
2.5 Význam pěstování
4.2 Hydrodestilace
Saturejka je oblíbenou rostlinou užívanou v lékařství a jako koření již celá léta. Její pěstování má velice dlouhou tradici, podle dochovaných písemných pramenů pocházejí zmínky o pěstování saturejky ve střední Evropě již z 9. století. Celá rostlina je silně aromatická. Čerstvá nať má zajímavou, lehce peprnou chuť. Sušená saturejka chutná ostřeji. Jelikož saturejka zahradní patří mezi rostliny s vysokým obsahem silice našla použití v kuchyní jako kořenina i v lidovém lékařství. Používá se v potravinářském průmyslu (kořenina), farmacii (droga a silice) a kosmetickém průmyslu (silice). Pěstuje se hlavně v jižních oblastech Evropy. K tradičním pěstitelům patří Bulharsko, Německo, Francie, republiky bývalé Jugoslávie, Rusko a Spojené státy. V Polsku, Česku a na Slovensku se pěstuje okrajově.
Hydrodestilace je relativně jednoduchá metoda získávání silice z rostlinné hmoty. Tato metoda je jednou z nejstarších metod extrakce a je v praxi stále hojně používána i pro získávání silice ze saturejky zahradní. Existují tři základní typy hydrodestilace. Vodní destilace, vodní a parní destilace a přímá parní destilace. Destilovaný materiál je při této metodě v přímém kontaktu s vroucí vodou, což je její základní charakteristický znak. Rostlinný materiál je umístěn v nádrži destilačního přístroje, kde plave na hladině nebo je ponořen pod vodní hladinou, v závislosti na specifických vlastnostech materiálu, případně je přes něj proháněn proud vodní páry.
4.3 Extrakce - pomocí organických rozpouštědel Opět se jedná o velmi dlouho známé metody získávání obsažných látek z rostlinného materiálu. Při této metodě je rostlinný materiál přiměřeně dlouhou
3.
dobu macerován v některém z typů organického rozpouštědla. Pro zlepšení procesu macerování rostlinné hmoty se provádí míchání a protřepávání macerátů. Po
PĚSTOVÁNÍ
3.1 Sortiment odrůd Světový sortiment odrůd zahrnuje dva základní typy:
přiměřeně dlouhé době se provede za zvýšené teploty a tlaku odpaření organického rozpouštědla čímž získáme příslušný extrakt. Pro získávání extraktu saturejky
•
listový typ, u kterého stonek převážně nedřevnatí, rozvětvuje těsně nad povrchem půdy a v nati je větší podíl listů (odrůda Optima)
zahradní jsou dle způsobu následného využití nejvhodnější použití jako rozpouštědla alkoholy metanol případně etanol. Nevýhodou těchto metod je jejich
•
keřovitý typ, u kterého stonek dřevnatí a rozvětvuje se asi 0,1 m nad povrchem půdy a podíl listů je nižší (odrůda Pikanta)
relativní pomalost.
Mezi nejčastěji pěstované odrůdy patří odrůda Pikanta. Pikanta (1981) rostlina je nízká, stonek je středně rozvětvený, má velmi krátká internodia. Celá rostlina je bohatě olistěná. Obsah silice v suché droze je kolem 1 %. Je středně raná, droga vyhovuje požadavkům farmaceutického průmyslu.
Specifickou metodou extrakce je takzvaná Soxhletova extrakce. Při této metodě dochází při maceraci k zahřívání celého objemu macerátů. Tato metoda má výhodu ve vyšší výtěžnosti obsažných látek avšak dochází při této metodě k rozkladu termolabilních látek.
4.4 Extrakce – superkritická fluidní extrakce Poměrně novou a progresivní metodou získávání obsažných látek je superkritická fluidní extrakce (SFE). Tato metoda je velmi šetrná k životnímu prostředí a i k extrahovaným látkám, které nám umožňuje tato metoda z rostlinného materiálu získávat. Tato metoda využívá ve speciální aparatuře pro extrakci jako rozpouštědlo oxid uhličitý CO2 v jeho superkritickém (nadkritickém) stavu pod vysokým tlakem, kde má podobné vlastnosti jako kapalná rozpouštědla.
8
17
3.5.2
Elicitace
3.2 Agrotechnické podmínky pěstování
Systémově získaná rezistence (Systemic acquired resistance) (SAR) je jednou ze strategií, kterou rostliny využívají v obraně proti škodlivým patogenům včetně škůdců. Při napadení patogenem se v celé rostlině, tj. i v neinfikovaných částech, aktivují obranné mechanismy, což zapříčiní vyšší odolnost proti následnému napadení. Látky syntetizované patogenními organismy, které vyvolávají tuto odezvu u rostlin nazýváme elicitory. Tyto látky hrají zásadní roli při interakci mezi rostlinou a patogenem. Z hlediska struktury mohou být elicitory proteiny, peptidy, oligosacharidy či látky nízkomolekulární povahy. Obvykle se váží na specifické receptory lokalizované na povrchu buněčných membrán. Tohoto mechanizmu lze využít, aplikací látek s elicitačním účinkem, pro ovlivnění kvalitativního případně kvantitativního obsahu biologicky aktivních látek v rostlině a tím i v extraktech z těchto rostlin, s cílem využít tyto extrakty pro biologickou ochranu kulturních rostlin. V letech 2008 a 2009 jsme v našich pokusech testovali možnosti ovlivnění výnosu a složení extraktu ze saturejky zahradní. Pro elicitaci byly zvoleny elicitory na bázi titanu a kyseliny salicylové. Látky byly aplikovány v různých vývojových fázích rostlin a byly prováděny i opakované aplikace. Následně byly odebírány v několika denních intervalech vzorky rostlinného materiálu a byl stanoven obsah silice a proveden rozbor chemického složení. Z provedených testů bylo zjištěno, že aplikace elicitorů neměly průkazný vliv u saturejky zahradní na výtěžnost silice a neovlivňovaly její chemické složení.
4.
ZPRACOVÁNÍ PRODUKCE
4.1 Sušení Sklizená nadzemní hmota se ihned suší na dobře větraných místech ve stínu, v tenkých vrstvách, přirozeným a nebo umělým teplem v sušárnách s teplotou do 40 °C. Správně usušená droga má světlozelenou barvu. Poměr sesychání je 4-5:1.
16
Doporučená oblast pěstování je do nadmořské výšky 600 m n. m. Vhodné jsou teplejší a sušší oblasti. Vegetační doba je 140-160 dnů. Půda - má být hluboká, hlinitopísčitá, s vysokým podílem humusu, kyprá, s pH 7,0. V přírodních podmínkách se saturejka vyskytuje na suchých, vápenatých, ale i kamenitých půdách s pH 5,6-8,2. V našich podmínkách jsou pro pěstování vhodné hnědé půdy a černozemě. Nevhodné jsou půdy zamokřené, jílovité a slévavé. Voda - nejvyšší potřeba vody je po výsadbě předpěstované sadby. V případě přímého výsevu je limitujícím faktorem klíčení a vzcházení rostlin dostatečná zásoba půdní vláhy. Teplota - saturejka je teplomilná rostlina, klíči při teplotách kolem 15 °C. Vyžaduje slunečné, výhřevné, před větrem chráněné polohy. Vztah teploty a rostoucí nadmořské výšky ovlivňuje tvorbu silice. Světlo – nejvhodnější jsou slunečné polohy, dobře roste i v polostínu. Výživa - vzhledem ke krátké vegetační době a poměrně rychlému vytvoření bohatého olistění je důležité dobré až velmi dobré zásobení půd základními přístupnými živinami. V rámci základní přípravy půdy se na podzim doporučuje aplikace fosforečných hnojiv v dávce 20 - 30 kg/ha P a 50 - 70 kg/ha K. Dusíkatá hnojivá se mohou zapravit do půdy při předseťové přípravě půdy nebo aplikovat stimulačně v průběhu vegetace. Doporučuje se při předseťové přípravě aplikovat vícesložková hnojiva tipu NPK, přičemž v průběhu vegetace se aplikují jedna až dvě dávky dusíku do 30 kg/ha. Celková doporučená dávka N je 50 – 80 kg/ha.
3.3 Technologie pěstování Saturejka zahradní jako jednoletá rostlina se může pěstovat po bramborách, luskovinách případně obilninách. Je vhodnou předplodinou pro rostliny, které se vysévají brzy na podzim.
9
2008
16.00
2009
2010
14.00 12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00 0 kg N/ha
30 kg N/ha
60 kg N/ha
90 kg N/ha
Graf 4: Průběh klimatických podmínek 2008-2010. 200
25
180 160
20
140 120
15
100 80
10
60 40
5
2008
20
10
2009
Duben
Květen
Červen
Červenec
15
Srpen
3.dekada
2.dekada
1.dekada
3.dekada
2.dekada
1.dekada
3.dekada
2.dekada
1.dekada
3.dekada
2.dekada
1.dekada
3.dekada
0 2.dekada
0 1.dekada
Ošetřování porostu: je zaměřené na pravidelné provzdušňování a kypření půdy, odplevelování a podle potřeby zavlažování. V polních podmínkách osivo vyklíčí za 14 - 21 dní. Vzešlé rostliny se jednotí na 0,10 m vzdálenost v řádku. Použití herbicidů k odplevelení porostu je velice komplikované vzhledem k vyšší citlivosti saturejky zahradní a vyšší variabilitě v závislosti na použité odrůdě. V Seznamu povolených přípravků nejsou uvedeny žádné povolené přípravky. Z tohoto důvodu je nutné věnovat zvýšenou pozornost odplevelení porostů u předplodin a volit pozemky s nižším zaplevelením rostlinami převážně z čeledí brukvovité, laskavcovité (merlíkovité) a hvězdicovité.
teplota vzduchu [ o C]
Výsadba předpěstované sadby: osivo se vysévá od konce února. Do 10 dní semeno vyklíčí a po vytvoření 2-4 pravých lístků se pikýruje do sadbovačů o velikosti buněk 50 x 50 mm. Před výsadbou je vhodné rostliny postupně otužovat. Optimální termín výsadby na produkční plochu je po uplynutí období s výskytem pozdních jarních mrazíků, nejlépe v druhé polovině května do sponu 0,40 x 0,25 m (100 000 ks/ha). Po výsadbě, dokud rostliny nezakoření, se půda udržuje vlhká pravidelným zavlažováním. Pro přípravu 100 000 ks sadby je spotřeba asi 30 g osiva. Tato metoda založení porostu je oproti přímému výsevu výrazně finančně náročnější.
18.00
výnos silice na m2 [ml]
Přímý výsev: pro výsev používáme certifikované osivo prověřených odrůd. Vysev provádíme dle lokality a využití porostu od konce března do poloviny dubna do kvalitně připravené půdy. Spon řádků 0,30 m, pro mechanizované obdělávání jsou vhodnější řádky široké 0,45 m. Výsevek je 1-2 kg/ha. Hloubka setí 10-15 mm. Množství a biologické vlastnosti osiva by měly zabezpečit 120 - 150 klíčivých semen na 1 m2. Nevýhodou přímého výsevu je riziko snížené klíčivosti a polní vzcházivosti mladých rostlin v suchých oblastech a na lokalitách s vysokým rizikem přísušku.
Graf 3: Vliv různých dávek dusíkatého hnojení aplikovaného v letech 2008-2010 na výnos silice z rostlin saturejky zahradní.
srážky [mm]
Příprava půdy: zárukou vytvoření vhodných podmínek pro setí, rovnoměrné vzcházení a růst saturejky, je kvalitní příprava půdy. Základní příprava půdy se dělá na podzim středně hlubokou orbou (0,2 m) se zapravením průmyslových hnojiv. V rámci předseťové přípravy půdy se prokypří půda do hloubky 30 - 50 mm.
2010 2008 2009 2010
Graf 1: Vliv různých dávek dusíkatého hnojení aplikovaného v letech 2008-2010 na produkci drogy saturejky zahradní. 1000,0 výnos drogy na m2 [g]_
900,0
2008
2009
2010
800,0 700,0 600,0 500,0 400,0
Sklizeň: mladé, křehké listy určené na přímou spotřebu v čerstvém stavu se mohou sbírat v průběhu celé vegetace. Nať se sklízí obyčejně jednou výjimečně i dvakrát. Rostliny na větších plochách sklízíme žacím nakládačem. Sklizeň má byt provedena v plném květu v měsících červenec až srpen, kdy nať obsahuje nejvíce silice. Při prvním sběru se nať řeže 50 - 100 mm nad povrchem půdy, případná druhá sklizeň o něco výš, z důvodu snížení obsahu nežádoucích zdřevnatělých častí stonku.Výnos 1-2 tuny drogy na hektar. Obsah silice v suché nati kolísá mezi 0,8-4,2 %.
300,0
3.4 Ochrana
200,0 100,0 0,0 0 kg N/ha
30 kg N/ha
60 kg N/ha
90 kg N/ha
Graf 2: Vliv různých dávek dusíkatého hnojení aplikovaného v letech 2008-2010 na výtěžnost silice z rostlin saturejky zahradní. 2,00 1,80
2008
2009
2010
výtěžnost silice [%]
1,60 1,40 1,20 1,00 0,80
Saturejka zahradní, díky vysokému obsahu sekundárních metabolických látek a výrazné aromatičnosti, bývá napadána různými žravými nebo savými škůdci pouze výjimečně. Případné poškození porostu je možné očekávat pouze v prvních fázích vývoje rostliny. Z houbových onemocnění se okrajově vyskytuje padání klíčních rostlin způsobené houbami rodu Pythium a Thanatephorus (Rhizoctonia). Okrajově je možné zaznamenat napadení houbami rodu Glomerella, Fusarium, Peronospora a Thanatephorus (Rhizoctonia) ovšem s velmi omezeným dopadem na produkci. Výraznější škody mohou být zaznamenány při napadení porostu rzí způsobené houbou Puccinia menthae Pers. Při větším výskytu je možné doporučit ošetření porostu mědnatými přípravky a jako prevence se doporučuje nepoužívat jako předplodinu jeteloviny.
0,60 0,40 0,20 0,00 0 kg N/ha
30 kg N/ha
60 kg N/ha
90 kg N/ha
Z preventivních důvodů je možné doporučit pěstování saturejky v blízkosti porostů zelenin (např. brukvovitých), kdy silná aromatická vůně saturejky odpuzuje zejména mšice.
3.5 Technologické zásahy ovlivňující výtěžnost aromatických látek 3.5.1
Dávky dusíku
V letech 2008 až 2010 byly provedeny ověřovací pokusy s vlivem dusíkaté výživy na saturejce zahradní. Cílem prováděných pokusů bylo získat dostatek dat pro optimalizaci doporučení k ovlivnění produkce biologicky aktivních látek z rostlin saturejky zahradní. V provedených experimentech byl sledován vliv intenzity dusíkatého hnojení na výnos drogy, výtěžnost silice a výnos silice.
14
11
V tabuce 1 jsou uvedeny průměrné hodnoty sledovaných parametrů porostu saturejky zahradní za celkové období. Ze zjištěných hodnot je patrný výrazný vliv aplikovaného dusíku na výtěžnost drogy mezi 20 % až 30 % viz tabulka 1 a graf 1. U tohoto parametru byl zaznamenán výrazný vliv ročníku, v roce 2008 se jako nejefektivnější projevilo přihnojení 30 kg N/ha, ale vyšší aplikované dávky neměly ve srovnání s kontrolou žádný vliv. V následujících letech jsme již pozorovali nárůst výnosu drogy s rostoucí dávkou aplikovaného dusíku, ovšem jako nejefektivnější se stále projevuje dávka 30 kg N/ha. Zároveň jsme u vyšších dávek dusíku 60 a 90 kg/ha sledovali výraznější rozptyl zjištěných hodnot (graf 1).
Z výše uvedeného je možné pro praxi doporučit přihnojení porostů saturejky zahradní nižšími dávkami dusíku kolem 30 kg N/ha, které zvyšují výnos drogy a výtěžnost silice. Vyšší dávky dusíků (60 až 90 kg N/ha) již nevykazují výrazný potenciál zvyšování těchto hlavních produkčních parametrů a v některých letech se mohou projevit stagnací, respektive poklesem, produkčních schopností porostu. Z tohoto pohledu je možné spíše doporučit opakované přihnojení porostu během vegetace jednorázovými dávkami dusíku do 30 kg/ha a soustředit se převážně na kvalitní přípravu pozemku z pohledu dobré zásobenosti půdy základními živinami ještě před založením porostu saturejky.
Největší rozdíly u aplikovaných dávek dusíku jsme zaznamenali u výtěžnosti silice, kde přihnojení 30 kg N/ha se ve sledovaných letech projevilo 10% zvýšením obsahu silice v droze. Vyšší aplikované dávky dusíku pak v průměru dosahovaly srovnatelných hodnot s kontrolní variantou bez přihnojení dusíkem (tabulka 1). Tento sledovaný parametr celkově vykazoval nejvyšší stupeň variability v jednotlivých letech, kde se naměřené hodnoty v kontrolní variantě pohybovaly od 0,4 % v roce 2009 přes necelé 1 % v roce 2008 až po 1,6 % v roce 2010 (graf 2).
Tab. 1: Vliv různých dávek dusíkatého hnojení na rostliny saturejky zahradní. dávka dusíku průměr % kontroly (kg.ha-1) (t.ha-1) 0 5,51 ± 0,98 100,0 % 30 6,88 ± 0,64 124,9 % výnos drogy 60 6,77 ± 1,8 122,9 % 90 7,13 ± 1,64 129,4 %
Z výše uvedených sledovaných parametrů byl vypočítán výnos silice (tabulka 1 a graf 3). Z níže uvedených hodnot můžeme vidět, že výnos silice je vyšší o 16 až 28,7 % oproti nehnojené kontrole. Přičemž nejvyššího zvýšení bylo dosaženo po přihnojení nejnižší testovanou dávku 30 kg N/ha. Provedené rozbory chemického složení nepotvrdily průkazný rozdíl mezi sledovanými variantami, ale byly sledovány mírné nárůsty obsahu hlavních složek silice u nichž je známo, že vykazují insekticidní účinky, u variant s aplikací dusíku. Stejně tak nebyla zaznamenána u pokusných variant snížená účinnost extraktů v biologických testech. Z toho nám vyplývá, že zjištěné zvýšení produkce silice zjištěná u pokusných variant s přihnojením dusíku v průměru o 29 % nemá vliv na snížení biologické účinnosti extraktů.
12
výtěžnost silice
výnos silice
dávka dusíku (kg.ha-1) 0 30 60 90
průměr (%) 1,00 ± 0,47 1,10 ± 0,47 0,98 ± 0,48 0,97 ± 0,51
% kontroly
dávka dusíku (kg.ha-1) 0 30 60 90
průměr (l.ha-1) 60,17 ± 38,27 77,43 ± 38,27 69,79 ± 49,27 75,21 ± 54,69
% kontroly
13
100,0 % 110,8 % 97,9 % 97,2 %
100,0 % 128,7 % 116,0 % 125,0 %
