GERMOSTIM
GERMOSTIM
GERMOSTIM
Cercetari interdisciplinare privind tratarea semintelor cu hidrolizate de colagen in vedere cresterii indicatorilor calitatii, reducerii pesticidelor si dezvoltarea durabila a productiei agricole
Proiect: PN-II-PT-PCCA-2011-3.2-1805
Contract: 112/2012
Autoritatea contractanta: UEFISCDI
Consortiu:
Coordonator: SC PROBSTDORFER SAATZUCHT ROMANIA SRL
Director proiect: xx.xxx. Doru-Xxxxxxx Xxxxx Partener 1: INCDTP-Sucursala ICPI Bucuresti Responsabil proiect: xx.xxx. Carmen Gaidau
Partener 2- INCD pentru Chimie si Petrochimie-ICECHIM Responsabil proiect: xx.xxx. Emil Stepan
Partener 3-UASMV
Responsabil proiect: xx.xxx. Mihai Gidea Partener 4- INCD-INMA
Responsabil proiect:xx.xxx. Dragos Manea
Obiective generale:
• Realizarea unor materiale noi, complexe, cu impact ecologic superior produselor actuale si valoare adaugata, prin abordarea unor procese avansate, de prelucrare chimica si bioprocesare a resurselor naturale, regenerabile.
• Dezvoltarea unor materiale si tehnologii noi, avansate, cu efect biofertilizator si biostimulator pentru protectia semintelor si cresterea plantelor, prin utilizarea unei surse valoroase de azot organic, provenita din industria de pielarie, subprodusele de piele, care in prezent sunt tratate ca deseuri.
• Formularea unor produse avansate, de tip multi-materiale, cu efecte superioare produselor clasice, prin utilizarea componentelor de tip proteic, cu functii multiple, mult mai complexe, comparativ cu cele de tip fertilizanti anorganici si care permit reducerea unor materiale organice cu potential poluant pentru sol (insecto-fungicidele), utilizate in prezent la tratarea semintelor si a plantelor, permite obtinerea unor efecte economice, ecologice si sociale remarcabile, inscriindu-se in conceptul larg de dezvoltare durabila.
Etapa I a proiectului a avut ca obiective:
- elaborarea modelului conceptual de tehnologie de obtinere a hidrolizatelor de
colagen cu proprietati bioactive pentru tratarea semintelor de cereale;
-realizarea modelului experimental de hidrolizate de colagen bioactive;
- experimentarea tehnologiei laborator de realizare a modelului de microcapsule pe baza de gelatina cu capacitate de eliberare in timp a fungicidelor si insecto- fungicidelor naturale.
- verificarea caracteristicilor fizico-chimice a noilor produse pe baza de colagen si colagen modificat pentru tratarea semintelor.
- studiu documentar privind echipamentele de tratare a semintelor si materialelor pesticide utilizate la tratarea semintelor.
Rezultate:
- Publicatii si comunicari (1):
M. D. Xxxxxxxxx, X. Xxxxxxxx, X. Xxxxxxxxxxx, X. Xxxxxx, X. Sedliacik, Alternatives for recovery of proteins embedded in chrome leather wastes, Proceedings of ICAMS 2012 4th International Conference on Advanced Materials and Systems, September 27th-29th, 2012, p. 433-438, ISSN 2068-0783;
- Consortii si parteneriate internationale noi (2):
• Proiect bilateral Romania-Argentina-08
Protein recovery and valorization for ecological agrotechnology and environment protection, ECOGERMO cu Instituto Nacional de Tecnologăa Industrial, INT Cueros, Buenos Aires .
• Proiect bilateral Romania-Slovacia, contract 466/2011-2012
"Innovative materials from leather industry by-products, BY-INNOV-PROD" cu VIPO a.s. Partizanske, Slovacia .
• Aparat de electroforeza pentru separarea si determinarea masei moleculare a protinelor, SDS PAGE.
• Studii si modele experimentale.
Etapa II a proiectului, in derulare, are urmatoarele obiectivespecifice:
• Elaborarea modelului experimental de tehnologie de obtinere a hidrolizatelor de colagen cu proprietati bioactive, bioprotectoare, pentru tratarea semintelor si plantelor cerealiere;
• Modificarea chimica a hidrolizatelor de collagen si/sau aditivarea naturala;
• Realizarea si evaluare model experimental a hidrolizatelor de colagen cu proprietati bioactive pentru tratarea semintelor si a plantelor. Evaluarea fizico-chimica si instrumentala a hidrolizatelor de colagen. Diseminare informatii;
• Realizare si evaluare model experimental pentru hidrolizatele de collagen modificate chimic si aditivate cu extractele naturale. Caracterizare ahidrolizatelor de collagen modificate chimic;
• Experimentarea si evaluarea compatibilitatii hidrolizatelor de collagen asupra semintelor de cereale. Selectarea variantelor optime pentru fiecare specie studiata;
• Experimentarea si evaluarea actiunii hidrolizatelor de colagen asupra semintelor de cereale privind stimularea germinatiei;
• Experimentarea si evaluarea actiunii hidrolizatelor de colagen asupra semintelor de cereale privind efectul fungicid;
• Elaborarea documentatiei tehnologice de obtinere a hidrolizatelor de colagen bioactive pentru tratarea semintelor si plantelor.
• Publicatii si comunicari (1):
Xxxxxx Xxxxxx, MihaelaNiculescu, Xxxx Xxxxxx, Xxxx-Xxxxxxx Xxxxx and MihaiGidea, New Products Based on Collagen Hydrolysates for Cereal Seeds Treatment and Sustainable Agriculture, Proceeding of 2nd Biotechnology World Congress, 18-21st February 0000, Xxxxx.
• Cerere de brevet OSIM A/00278 din 4.04.2013
• Modele experimentale, experimentari privind germinatia si bolile plentelor, loturi test de hidrolizate de colagen.
Rezumatul Etapei III
Etapa III a inceput pe data de 01.12.2013 si s-a incheiat la data de 30.11.2014.
Obiectivul general al proiectului este formularea unor produse avansate, de tip "multimateriale", cu efecte superioare produselor clasice, prin utilizarea componentelor de tip proteic, cu functii multiple, mult mai complexe, comparativ cu cele de tip fertilizanti anorganici, care permit reducerea unor material organice cu potential poluant pentru sol (insecto-fungicidele), utilizate in prezent la tratarea semintelor si a plantelor, care asigura obtinerea unor efecte economice, ecologice si sociale remarcabile, inscriindu-se in conceptual larg de dezvoltare durabila.
Obiectivele specific ale proiectului se refera la realizarea unui produs pe baza de hidrolizat de collagen prin procesarea subproduselor proteice din industria de pielarie, elaborarea tehnologiilor de aplicare la tratarea semintelor, optimizarea proprietatilor hidrolizatelor de colagen prin modificarea chimica, elaborarea modelelor experimentale pentru tratarea semintelor de cereale, aplicarea amestecurilor de insecto-fungicide cu hidrolizate de colagen si elaborarea recomandarilor pentru utilizarea la tratarea industriala a semintelor.
In cadrul acestei etape au avut activitati toti partenerii, INCDTP-ICPI, PSRO, USAMVB si ICECHIM avand cate doua activitatiti iar INMA o activitate.Toti partenerii si-au indeplinit obiectivele propuse in cadrul etapei.
Principalele rezultate ale Xxxxxx XXX au constat in: elaborarea documentatiei tehnologice pentru realizarea hidrolizatelor de colagen bioactive; realizarea unui lot experimental pilot
de hidrolizate de colagen bioactive si diseminarea rezultatelor; elaborarea modelului experimental pentru modificarea chimica a hidrolizatelor de collagen si/sau aditivarea; realizarea modelului experimental pentru hidrolizatele de colagen; realizarea documentatiei tehnologiei de conditionare, ambalare si transport a hidrolizatelor de collagen si a hidrolizatelor decolagen modificate chimic; realizarea unui raport de cercetare privind experimentarea si evaluarea compatibilitatii hidrolizatelor de colagen asupra semintelor de cereale; realizarea unui raport de cercetare privind caracteristicile tehnice pentru instalatia pilot care realizeaza amestecul de pesticide si hidrolizate de colagen; realizarea unui raport de cercetare privind actiunea hidrolizatelor de collagen asupra bolilor semintelor de cereale; elaborarea raportului de cercetare privind pretabilitatea amestecului de pesticide si hidrolizate de colagen la tratarea semintelor de cereale; realizarea memoriului de prezentare a modelului experimental de
echipament tehnic pentru tratarea semintelor destinat instalatiei pilot.
O sursa valoroasa de colagen pentru aplicatii in agricultura este reprezentata de subprodusele din industria de pielarie, care in prezent nu sunt exploatate la potentialul real. Asa cum se prezinta in studiile de specialitate si in etapele anterioare ale cercetarii de fata, metodele cele mai eficace pentru izolarea colagenului din piei de mamifere sunt cele bazate pe hidrolizele termice si enzimatice. Cel mai important parametru in producerea de peptide bioactive cu proprietati functionale, este continutul in azot aminic al extractelor de colagen, care este o expresie indirecta a greutatii molecular medii a polidispersiilor colagenice. Prin procese de hidroliza se pot obtine polidispersii colagenice cu masa molecular medie relativ mica,
500 - 25 000 Daltoni,care contin aminoacizi liberi, dar si polipeptide cu masa molecular medie>25 000 Daltoni, de tipul gelatinelor, care au un continut redus de aminoacizi liberi. In cadrul acestei etape a cercetarii, s-a elaborate documentatia tehnologica de obtinere a hidrolizatelor de colagen bioactive pentru tratarea semintelor si plantelor, pornind de la modelele experimentate in etapele anterioare. In baza acestei documentatii s-au realizat hidrolizate colagenice la nivel pilot, atat din subproduse de piele cromata cu istoric cunoscut cat si din resurse de piele cromata cu istoric necunoscut, pentru verificarea extinderii reproductibilitatii proceselor. Hidrolizatele colagenice s-au caracterizat din punct de vedere fizico-chimic, pentru determinarea continutului de: substanta uscata, cenusa totala, azot total, substanta dermica, azot aminic, substanta organica, oxid de crom, oxid de calciu, pentru determinarea pH-ului, pentru determinarea marimii si distributiei particulelor dispersate. De asemenea, in conditii specifice, s-au extras si polipeptide sub forma de gelatine, necesare procesului de microincapsulare a unor uleiuri volatile cu proprietati insecto-fungicide pentru protectia plantelor si semintelor. Gelatina nu este o entitate chimica unica, ci un amestec de fractiuni alcatuite integral din aminoacizi, unite prin legaturi peptidice, care formeaza polimeri cu diferite xxxx xxxxxxxxxx, xx xx00000 la 400000 Daltoni. Pentru conservarea acestei
caracteristici, procesele de hidroliza trebuie conduse in mod diferit de cele prin care se obtin hidrolizatele de colagen cu polidispersii foarte largi si mase molecular medii <25 000 Daltoni. Utilizarea pesticidelor de sinteza creaza problem datorita toxicitatiilor, biodegradabilitatii scazute si a unor cantitati tot mai mari necesare pentru a asigura protectia plantelor impotriva daunatorilor. Acestea pot crea problem culturilor agricole si contamineaza mediul inconjurator. Sistemele cu eliberare controlata sunt o alternativa la aplicatiile de pesticide formulate clasic. O modalitate importanta de eliberare controlata este realizata prin microincapsularea pesticidelor.
Uleiurile esentiale si derivatelelor sunt considerate a fi o alternativa ecologica a pesticidelor de sinteza, in controlul daunatorilor agricoli.Utilizarea uleiurilor esentiale ca biopesticide, este stimulata de faptul ca ele sunt complet netoxice pentru mamifere, multe uleiuri esentiale fiind folosite ca plante de uz alimentar sau condimente. In plus, ele au o biodegradabilitate rapida in mediul inconjurator, o specificitate ridicata, iar
daunatorii nu dobandesc rezistenta in timp, ca urmare a utilizarii intensive a pesticidelor. Toate acestea contribuie la o dezvoltare durabila a productiei agricole. In ciuda acestor proprietati promitatoare, uleiurile esenţiale sunt volatile şi sensibile la oxidare. Aceste inconveniente se pot mult diminua prin microincapsulare.Prin aceasta metoda se realizeaza si o eliberare controlata in timp a biopesticidelor incapsulate.
Activitatea in cadrul prezentei etape, a fost axata pe realizarea si evaluarea unui model experimental privind obtinerea microcapsulelor cu continut de uleiuri esentiale, printr-un proces complex de coacervare.
Hidrolizatul de colagen a fost utilizat ca agent de microincapsulare. Microcapsulele au un miez central format din unul sau mai multe sortimente de uleiuri esentiale, fiind acoperit cu un invelis (anvelopa) din material polimeric, constituit din hidrolizatul de colagen. în acest caz, hidrolizatul de collagen functioneaza ca un polication. Procesul de coacervare se induce prin adaugarea unui polielectrolit de tip polianionic. Definitivarea procesului de coacervare se realizeaza prin micsorarea pH-ului si prin racire. Anvelopa microcapsulei astfel formate, este moale si instabila in timp, necesitand intarire. Rigidizarea anvelopelor microcapsulelor a fost efectuata prin reticulare cu dialdehide alifatice. Reticularea are la baza reactiile de policondensare, dintre gruparile carbonil ale dialdehidei si gruparile amino din polimerul de tip colagen hidrolizat.
In etapa a III-a a proiectului au fost achizitionate echipamentele propuse, pentru efectuarea analizelor de laborator, au fost efectuate mai multe rapoarte de incercare, au fost disseminate rezulatele obtinute in cadrul proiectului in cadrul a doua conferinte internationale si a unei conferinte nationale, a fost depusa o cerere de brevet la OSIM, si au fost realizate doua parteneriate noi internationale. Pentru realizarea obiectivelor etapei au fost realocate fonduri in valoare de 21821.72 lei.
Distributia resurselor financiare a fost urmatoarea:
Nr . crt . | Denumirea organizatiilor participante in proiect | Buget 2014 planifi cat (lei) | Buget 2014 reali zat (lei) | Cofinantare 2014 planifi cat (lei) | Cofinanta re 2014 realizat (lei) | Total realizat (Buget + Cofinanta re) |
1 | CO - PROBSTDOR FER SAATZUCHT ROMANIA SRL | 174000 | 174000 | 174000 | 174000 | 348000 |
2 | P1 - INCDTP Sucursala ICPI | 99500 | 99500 | 0 | 0 | 99500 |
3 | P2 - Istitutul National de | 58.000 | 58.000 | 0 | 0 | 58.000 |
Dezvoltare pentru Chimie si Petrochimie - ICECHIM INCDTP Sucursala ICPI | ||||||
4 | P3 - Universitatea de ştiinţe Agronomice şi Medicină Veterinară din Bucureşti | 62.000 | 62.000 | 0 | 0 | 62.000 |
5 | P4 - INMA | 30000 | 30000 | 0 | 0 | 30000 |
TOTAL: | 4235000 | 4235000 | 174000 | 174000 | 597500 | |
Etapa III a proiectului a avut urmatoarele obiectivele specifice:
1. Elaborarea documentatiei tehnologice si de obtinere a hidrolizatelor de colagen bioactive pentru tratarea semintelor. - responsabil INCDTP-ICPI;
2. Realizarea la nivel pilot a tehnologiei de obtinere a hidrolizatelor de colagen bioactive pentru tratarea semintelor si a plantelor. Caracterizarea fizico-chimica a produselor obtinute. Diseminarea informatiilor. - responsabil INCDTP-ICPI;
3. Realizare si evaluare model experimental pentru hidrolizatele de colagen modificate chimic si aditivate cu extracte naturale. Caracterizarea hidrolizatelor de colagen modificate chimic-responsabil ICECHIM;
4. Elaborarea documentatiei tehnologice de conditionare, ambalare si transport a hidrolizatelor de collagen si hidrolizatelor de colagen modificate chimic. - responsabil ICECHIM;
5. Experimentarea si evaluarea compatibilitatii hidrolizatelor de colagen asupra semintelor de cereale. Selectarea variantelor optime pentru fiecare specie studiată - responsabil USAMVB;
6. Proiectare instalatie pilot privind amestecul de pesticide si hidrolizate de colagen - responsabil USMVB;
7. Experimentarea si evaluarea actiunii hidrolizatelor de colagen asupra semintelor de cereale privind efectul fungicid - responsabil PSRO;
8. Elaborarea documentatiei tehnologice pentru verificarea tehnologiei de tratare a
semintelor de cereal cu amestecul de hidrolizate de colagen si pesticide - responsabil PSRO;
9. Proiectarea modelului experimental de tratare a semintelor destinat instalatiei pilot - responsabil INMA
Rezultatele etapei III:
- Documentatia tehnologica pentru realizarea hidrolizatelor de colagen bioactive, din subproduse de piele tabacita cu saruri de crom si modelul experimental pentru extragerea gelatinei din subproduse de piele semiprelucrata.
- Sarje pilot de hidrolizate de colagen bioactive pentru tratarea semintelor si a plantelor cu proprietati care le recomanda atat pentru tratarea semintelor de cereale, cat si drept vehiculant proteic si mediu de dispersie pentru microcapsulele cu uleiuri esentiale.
Filtrare- colectare hidrolizat de colagen
Distributia marimii particulelor in hidrolizatul de colagen extras din subproduse de piele
- Gelatina din subproduse de piele netabacita pentru microincapsularea uleiurilor esentiale cu proprietati insectofungicide
Gelatina din subproduse de piele netabacita
- Model experimental pentru hidrolizate de colagen modificate chimic si aditivate cu extractele naturale
- Documentatie tehnologica de conditionare, ambalare si transport a hidrolizatelor de colagen si hidrolizatelor de colagen modificate chimic
- Evaluarea compatibilitatii hidrolizatelor de collagen in tratamentele experimentale ale semintelor
Seminte de grau tratate cu hidrolizat de colagen la 4 si 8 zile de incubare
Plante de grau , din campul experimental Moara Domneasca sub influenta tratamentului cu combinatii de hidrolizat de colagen si insectofungicid
- Raport de evaluare a actiuneii hidrolizatelor de colagen asupra bolilor semintelor de cereal
- Raport de cercetare privind pretabilitatea amestecului de pesticide si hidrolizate de colagen la tratarea semintelor de cereale
Productia de biomasa la ploturile de cereale tratate cu amestecuri de hidrolizte de colagen
in diverse concentratii si diverse produse de utilizate la tratarea semintelor de cereale
- Modelul experimental de echipament tehnic pentru tratarea semintelor de cereale.
Cuva pentru seminte
- Cerere de "Brevet de inventie" OSIM, nr. A00625/14.08.2014, Sistem de prelevare, numarare si distributie a probelor de seminte mari pentru determinarea germinatiei, autori: D.-X. Xxxxx, C.F. Cioineag, X. Xxxxxxx, X. Xxxxx, L.-X. Xxxxx, X. Xxxxxx, N.-X. Xxxxxx, X. Xxxxxx, X. Xxxxx, X. Xxxxx, X.-X. Xxxxxx, M.-X. Xxxxxxxxx, X. Xxxxxx, X. X. Xxxxxxxx, X. Xxxx
Diseminarea rezultatelor in cadrul unor conferinte si saloane internationale si prin publicarea de articole in reviste de specialitate. Dezvoltarea de noi proiecte.
• Xxxxxx Xxxx, Xxxxx Xxxxx, Xxxx Xxxxx, Xxxxxxx Xxxxx-Xxxxxx, Xxxx Xxxxxx, Xxxxxx Xxxxxx, Xxxxx Xxxx Xxxxxxx, Microencapsulated Biopesticides, comunicare orala, in cadrul Simpozionulului Internaţional "PRIORITăţILE CHIMIEI PENTRU O DEZVOLTARE DURABILă - PRIOCHEM", ediţia a X-a, Bucureşti 30-31 octombrie 2014, la sectiunea 1- Bioresurse si bioproduse;
• M. D. Xxxxxxxxx, X. Xxxxxx, New Collagen Extracts Conditioning for Applications in Crop Protection
Against Pests, Rev. Chim.-Bucharest, 65(12), 2014, pp. 1457-1461, ISSN 0034- 7752, (factor de impact
0,677/2013/2014).
• M. D. Xxxxxxxxx, X. Xxxxxx, X. Xxxxxxx, Xxxx-Xxxxxxx Xxxxx, Collagen polydispersions with specific
properties for seeds treatment, ICAMS 2014, 5th International Conference on Advanced Materials and Systems,
Bucharest, 23-25 oct. 2014, pp. 255-260, Proceedings published by XXXXXX, Xxxxxxxxx, 0000, XXXX 2068-
0783, in curs de indexare in Scopus;
• D.-X. Xxxxx, X. Xxxxxx, X. Xxxxxxxxx, X. Xxxxxx, X.-X. Xxxxx, X. Xxxxx, Use of collagen hydrolysate
for cereal seed treatment, Lucrare prezentata la 10th Asian International Conference
in Leather Science and
Technology, November 00xx- 00xx 0000, Xxxxxxx, Xxxxx, prezentare poster;
• Fisa tehnica hidrolizat de colagen, Salonul Cercetarii Romanesti 15-18 octombrie 2014, Bucuresti.
• Pliant de prezentare cont. 112/2012, Salonul Cercetarii Romanesti 15-18 octombrie 2014, Bucuresti.
Persoane de contact:
Director proiect:
Dr. xxx.Xxxx Xxxxx
SC PROBSTDORFER SAATZUCHT ROMANIA SRL 0040 212080361
Responsabil Partener 1: Xx.xxx. Carmen Gaidau
Sef Departament Cercetare Pielarie