Einleitung
Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Steuern des Gehalts
toxischer Metaboliten, die in verzehrbaren Produkten vorhanden sind. Die
Zusammensetzungen, die in diesen Verfahren benutzt werden, umfassen
aromatische Aldehyde.
Hintergrund der Erfindung
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Schimmelinduzierte Kontamination und Verschlechterung von
landwirtschaftlichen Produkten verursachen wirtschaftlichen Verlust und
bedeuten gesundheitliche Gefahren. Pilze der Gattungen Aspergillus, Alternaria,
Fusarium und Penicillinium können Feldfrüchte und deren Produkte
kontaminieren. Mykotoxine, die durch diese Pilze erzeugt werden,
umfassen Aflatoxine, Fumonasine, Fusarsäure, TA/AAL-Toxine, Zearalenon und
Trichothecen, 5-Burylpicolinsäure und verwandte phytotoxische Pyridin-
Derivate. Diese Mykotoxine sind hochtoxisch für eine Vielzahl für Spezies
einschließlich Menschen, und können in kommerziell zubereiteten
Nahrungsmitteln und Tierfutter gefunden werden. Ernsthafte gesundheitliche
Probleme können auftreten, wenn Geflügel, Fisch, Tiere oder Menschen
Materialien mit der Nahrung aufnehmen, die mit bestimmten Gattungen
von Pilzen, die Mykotoxine erzeugen, kontaminiert worden sind.
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Mykotoxine sind sekundäre Metaboliten; jene, die durch verschiedene
Spezies von Aspergillus erzeugt werden, sind die am besten bekannten.
Als ein Beispiel wächst Aspergillus flavus auf einer Vielzahl von
Pflanzenmaterialien und erzeugt ein Mykotoxin mit niedrigem molekularen
Gewicht, Aflatoxin, das für Menschen und viele andere Tierspezies giftig ist.
Die wirkliche und mögliche Gefahr dieser Toxine wurde auf dramatische
Weise 1960 durch eine umfangreiche Forellenvergiftung in kommerziellen
Fischfängereien gezeigt, die durch mit Pilzen kontaminiertem Fischfutter
verursacht wurde. Die Fumonisine zeigten auch, dass sie das Wachstum
und die Gesundheit domestizierter Tiere von kommerziellem Wert,
einschließlich Pferde, Schweine, Hühner und Truthähne beeinflussen.
Fumonisine sind auch in Nahrungsmitteln identifiziert worden, die zum
Füttern von Tieren benutzt werden, die verbreitet in der biomedizinischen
Forschung und in kommerziellen Tests verwendet werden. Die Forschung
könnte deshalb einen Schaden erleiden, wenn Versuchstiere mit Futter
großgezogen werden, das auf verschiedene Weise mit Mykotoxinen
kontaminiert ist. Fumonisin stellt eine Klasse von Mykotoxinen dar, die
Schadstoffe sind, die in bestimmten Feldfruchtprodukten gefunden werden.
Auch erzeugen dieselben Fusarium-Pilze, die auf gelagertem Korn und
Kornprodukten Kolonien bilden, Fusarsäure. Die Fusarium-Mykotoxine
sind hitzestabil und überleben eine aufwendige Verarbeitung und werden
in vielen Korn-Produkten einschließlich Fructose-Korn-Süßstoff, die
Hauptquelle von Süßstoffen in der Lebensmittelindustrie, und
kommerziell erzeugten Fermentationsprodukten, wie beispielsweise Ethanol,
gefunden. Andere Mykotoxine, die in Kornmaterialien und anderem
Gemüsematerial identifiziert wurden, umfassen TA/AAL-Toxine
(Strukturanaloga von Fumonisin), Aflatoxine, Zearalenon, Trichothecen, 5-
Butylpicolinsäure und verwandte phytotoxische Pyridin-Derivate.
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Es wurde gezeigt, dass Fusarsäure Neurotransmitter beeinflusst, und
deshalb können die Nervenfunktionen sowohl des zentralen, als auch des
peripheren Nervensystems und die Herzfunktion unter Einwirkung von
Fusarsäure und fumonisin-kontaminierten Materialien und Produkten
beeinflusst werden. Daher kann die Eliminierung von Fusarsäure und
anderen Mykotoxinen, die noch in verzehrbaren Materialien identifiziert
werden müssen, eine bedeutende Rolle beim Wohlergehen von Tieren und
ebenso Menschen spielen.
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Die Anwesenheit von Mykotoxinen in Lebensmitteln ist der
weitverbreiteten Verteilung von Pilzen und ihrem Wachstum während der Lagerung
und dem Umgehen mit kontaminierten Lebensmitteln und Früchten
zuzuschreiben. Hohe Gehalte aller Typen von Mykotoxinen wurden in
einer Vielzahl von essbaren Waren einschließlich Bohnen, Zerealien,
Kokosnüssen, Erdnüssen, Süßkartoffeln und kommerziell zubereiteten
Tierfuttermitteln gefunden. Mykotoxine wurden auch in Milch und
Milchprodukten identifiziert. Außerhalb der Verwendung chemischer
Konservierungsmittel, Pasteurisierung oder streng kontrollierten und trockenen
Lagerungs-Bedingungen, zeigten sich Schritte, den Gehalt von
Mykotoxinen, die in diesen kommerziellen Produkten vorhanden sind, zu
verhindern oder zu reduzieren, ineffektiv.
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Mykotoxin-Kontaminierung von Tabakprodukten kann mit der Pathologie
von Krankheiten, die mit Tabak-Verbrauch verbunden sind, in
Verbindung gebracht werden. Tabakpflanzen sind oft stark mit Pilzen
kontaminiert, die mit Mykotoxinen einschließlich der Fumonisin und Fusarsäure
erzeugenden Pilze bilden. Fumonisine wurden mit dem Ösophagus-
Karzinom in Menschen, dem dritthäufigsten Krebs weltweit, in
Verbindung gebracht. Sowohl fumonisin- als auch fusarsäure-erzeugende
Organismen sind auf Tabak anwesend und können daher eine wichtige und bis
heute unerkannte Rolle unter den Verbrauchern sowohl von Zigaretten-
als auch rauchlosem Tabak, bei Mund-, Kehlkopf und Lungenkrebs, wie
auch bei anderen Krankheiten, die mit Tabakverbrauch
zusammenhängen, spielen. Es wurde auch gezeigt, dass Tabak mit anderen Mykotoxinen
einschließlich der Aflatoxine kontaminiert ist.
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Chemisch gesehen sind die Mykotoxine wärmestabile Verbindungen eines
relativ niedrigen Molekulargewichts. Daher muss, sobald Lebensmittel
oder andere verzehrbare Produkte mit inakzeptabel hohen Gehalten von
Mykotoxin kontaminiert wurden, das Produkt im allgemeinen weggeworfen
werden. Es ist deshalb von Interesse, Verfahren zu entwickeln, die benutzt
werden können, um eine Kontamination von verzehrbaren Stoffen zu
verhindern und die Anwesenheit von Mykotoxinen in einem Produkt zu
identifizieren, die toxin-kontaminierten nicht-verzehrbaren Materialien zu
entgiften, um die nachteiligen gesundheitlichen Beeinträchtigungen, die
mit der Einwirkung dieser Materialien zusammenhängen, zu verringern.
Außerdem ist es sehr erwünscht, den Gehalt und die toxischen Effekte
von mikrobiellen Toxinen zu steuern, die vor, während und/oder nachdem
die verzehrbaren Produkte in die Lebensmittelkette geraten oder auf
andere Weise konsumiert werden, angehäuft werden.
Relevante Literatur
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Das Vorhandensein von Mykotoxinen in gelagerten Blättern von Kautabak
ist in Varma et al., Mycopathologia (1991), 113: 19-23, beschrieben. Die
antibotulinalen Eigenschaften verschiedener aromatischer und
aliphatischer Aldehyde sind in Bowles and Miller, J. Food Protection (1993) 56:
788-794 offenbart. Von anderen Formulierungen, die Zimtaldehyd
enthalten, wurde berichtet, dass sie Früchte vor einem Angriff pathogener
Mikroben beschützen. Siehe U.S. Patent Nr. 4,978,686 und 5,149,715 und die
französische Patentanmeldung 2529755. Von film-bildenden und/oder
antitranspiranten Bedeckungspolymeren, wie beispielsweise
Natriumbicarbonat und leichte paraffinische Petroleumöle, wurde berichtet, dass sie
den Grad einer Pilz-Koloniebildung steuern. Horst et al. (Plant Disease,
März 1992, S. 247), Elad et al. (Phytoparasitica (1989) 17: 279-288) und
Hagiladi et al. (J. Environ. Hortic. (1986) 4: 69-71). Der Schutz von Farm-
Produkten vor Insekten, Mikroben und Bakterien, um einen physischen
Schaden der Farm-Produkte zu verhindern, unter Verwenden einer
Emulsion von Zimtaldehyd, wird in der japanischen Patentanmeldung 814965
berichtet. Es wird berichtet, dass die Formulierung schnellwirkend ist und
keinen Rückstand zurücklässt.
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Gorris et al. in The Brighton Crop Prot. Conf. - pests and diseases Nr. 1,
1994, Seiten 307-312, offenbaren die Verwendung von Extrakten
essentieller Öle oder gereinigter Verbindungen etherischer Öle, um das
Wachstum von pilzartigen Lager-Pathogenen der Kartoffel in vitro zu
unterdrücken. Die offenbarten Zusammensetzungen bestehen im wesentlichen aus
Ölen, welche phytotoxisch sind, und offenbaren oder schlagen keine
oberflächenaktive Substanz vor.
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US-A 4 978 686 offenbart ein Verfahren für den Schutz von Früchten vor
Insektenplagen, Mikroorganismen und pathogenen Mikroorganismen
durch Anwenden von Zusammensetzungen mit Zimtaldehyd und einem
Antioxidanz und optional einem Emulgator auf die Früchte. Weiter führen
die Zusammensetzungen gemäß US-A 4 978 686 nur zu einer Kurzzeit-
Wirksamkeit.
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FR-A 2 259 755 beschreibt die Verwendung von Zimtaldehyd zum
Schützen von Früchten gegen parasitäre Pilze, Schimmel, schädlichen Insekten,
Bakterien und anderen parasitären Räubern. Die Veröffentlichung
offenbart ferner, dass zusätzliche landwirtschaftliche Produkte den fungiziden
Effekt von Zimtaldehyd verlängern können, zeigt aber keinerlei
biologische Bekämpfung von Mikroorganismen, noch liefert sie eine Lehre, wie
für einen Langzeit-Schutzeffekt einer biologischen Bekämpfung mit
Zimtaldehyd gesorgt werden kann.
Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und
Zusammensetzungen zum Steuern des Gehalts toxischer Metaboliten, die in einer
Vielzahl verzehrbarer Produkte anwesend sind, und die entweder von
Kolonien besiedelt sind oder fähig sind, von Kolonien toxin-produzierender
Mikroorganismen besiedelt zu werden. Das Verfahren schließt die Schritte
des Kontaktierens eines verzehrbaren Produktes oder einer Vorstufe eines
derartigen Produktes mit einer Zusammensetzung, insbesondere einem
aromatischen Aldehyd, welches die Kolonisierung eines oder mehrerer
Mikroorganismen beschränkt, diese tötet oder entfernt, welche das
verzehrbare Material oder die Vorstufe besiedeln, und welche ein oder
mehrere Toxine erzeugen. Die Erfindung findet beim Steuern des Gehalts
toxischer Metaboliten, die in verzehrbaren, von Pflanzenmaterialien
erhaltenen Produkten anwesend sind, wie auch in der Verringerung der Kontaminierung
der Lebensmittelkette mit Pilz-Toxinen und toxischen
Metaboliten Anwendung.
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Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur
biologischen Bekämpfung toxin-erzeugender Mikroorganismen auf einem
geernteten Pflanzenteil, wobei das Verfahren aufweist: Ausstatten eines
Pflanzenteils vor oder nach dem Ernten des Pflanzenteils mit einer
effektiven, das mikrobielle Wachstum regulierenden Menge einer Formulierung,
die Saponin oder Polyoxyethylen(20)sorbitanmonooleat und 0,01 g/l bis
25 g/l von mindestens einer Substanz von Zimtaldehyd, Coniferylaldehyd
oder α-Hexylzimtaldehyd aufweist, wobei die Formulierung nicht-
phytotoxisch für die Pflanze ist und keine anderen Antioxidanzien als
Zimtaldehyd, Coniferylaldehyd oder α-Hexylzimtaldehyd vorgesehen sind;
wodurch Mikroorganismen auf dem Pflanzenteil biologisch bekämpft
werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es werden Verfahren und Zusammensetzungen zur Verfügung gestellt,
um den Gehalt eines oder mehrerer toxischer Metaboliten zu regulieren,
die mit verzehrbaren Produkten verbunden sind, insbesondere mit
landwirtschaftlichen Erzeugnissen, die von einem oder mehreren
toxinerzeugenden Mikroorganismen besiedelt werden können. Die Verfahren
umfassen das Abtöten oder das Verdrängen für lange Zeit von einem oder
mehreren toxinerzeugenden Mikroorganismen, insbesondere durch
Verwendung der in der Natur vorkommenden Verbindungen, d. h. der
aromatischen Aldehyde Zimtaldehyd, Coniferylaldehyd und alpha-
Hexylzimtaldehyd (HCA). Die Erfindung ist insbesondere geeignet zur
Erniedrigung des Gehalts von Mykotoxinen und anderen toxischen
Sekundärmetaboliten, die mit Pflanzenteilen verbunden sind, wie Halmen,
Blättern, Wurzeln, Frucht, Samen und/oder Blüten, vor, während
und/oder nachdem die Pflanze und/oder der Pflanzenteil geerntet ist
und/oder zum Verzehr verarbeitet wird.
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Die Erfindung bietet verschiedene Vorteile gegenüber gegenwärtig
erhältlichen Entgiftungstechniken. Ein Vorteil liegt darin, dass die Kontamination
verzehrbarer landwirtschaftlicher Produkte verhindert oder beträchtlich
auf einen Grad verringert werden kann, der für den Verbrauch sicher ist.
Landwirtschaftliche Produkte können entweder vor der Ernte oder nach
der Ernte allgemein mittels einer einzigen Anwendung der
Zusammensetzung behandelt werden. Außerdem können die Grade der Toxin-
Kontamination durch Behandeln einer Pflanze im Feld mit einer Substanz,
die mykotoxin-erzeugende Pilze tötet oder entfernt, auf beträchtliche Weise
in dem geernteten Material verringert werden. Die aromatischen Aldehyde
im besonderen haben positive organoleptische und olfaktorische
Eigenschaften, welche in einigen Fällen den Geschmack und/oder den Geruch
behandelter Produkte verbessern können. Der Geruch von HCA zum
Beispiel wird als blumen- oder jasmin-ähnlich mit einem
kräuterähnlichen Charakter beschrieben (Technical Data Sheet).
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Die aromatischen Aldehyde, die in der vorliegenden Erfindung
Verwendung finden können, wie beispielsweise Zimtaldehyd, werden allgemein als
sichere (GRAS), synthetische, geschmacksgebende Agenzien betrachtet (21
CFR § 172.515). HCA wurde vor den 1950gern öffentlich benutzt, und
wird heute weit verbreitet in Konsumenten-Zubereitungen heute
verwendet (Seifen, Detergenzien, Cremes, Lotionen, Parfums) (Monographien über
Rohmaterialien von Düften. Food Cosmet. Toxicol. 12: suppl., 915, 1974).
HCA wurde ein GRAS-Status (allgemein als sicher erkannt) durch FEMA
(Flavouring Extract Manufacturers' Association. Überblick über
Benutzungs-Gehalte geschmacksgebender Bestandteile. Nr. 2569. Fd. Technol.,
Champaign, 19: (Teil 2) 155, 1965) 1965 zuerkannt und wird durch die
US FDA für die Benutzung in Lebensmitteln genehmigt (21 CFR
121.1164). Das Council of Europe (1970) (Council of Europe. Natürliche
und künstliche Aromastoffe. Teilübereinkunft in dem Gebiet der sozialen
und öffentlichen Gesundheit. Straßburg, Liste A (I), Serie 1, Nr. 129, S.
55, 1970) schloss HCA in die Liste von zulässigen künstlichen
Aromastoffen bei einem Gehalt von 1 ppm ein. Es wurde berichtet, dass
verschiedene dieser Verbindungen eine hemmende Aktivität gegen C. Botulinum-
Sporenkeimung besitzen. Bowles and Miller, G. Food Protection (1993) 56:
788-794.
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Oberflächenaktive Substanzen, welche als Emulgatoren benutzt werden
können, wie beispielsweise die Tweens (Polysorbate) werden auch schon
als Lebensmittelzusätze benutzt, wie Saponin (welches auch einen GRAS-
Status besitzt). Zusätzlich kann mit Formulierungs-Rückständen
umgegangen werden. Dies wird von großem Vorteil sein, wenn
Kurzzeitrückstände erwünscht sind für integrierte Schädlings-Behandlungsprogramme
mit nutzbringenden Insekten. Zusätzlich wirken die Formulierungen
gegen Schädlinge, die gegenüber anderen Agenzien resistent sind, und
sind im Bezug auf vielfältige Zielorganismen effektiv, einschließlich nicht
nur mykotoxin-erzeugenden Pilzen, sondern auch Zielinsekten. Dies
verringert die Notwendigkeit für die Anwendung vielfältiger Agenzien auf
das verzehrbare interessierende Material. Die Effekte einer einzelnen
Anwendung der Formulierung sind lang andauernd und im allgemeinen
ist eine einzige Anwendung ausreichend, um das Pilzwachstum für
mindestens einen Monat oder in einigen Fällen bis zu einer gesamten
Wachstumssaison zu steuern. Die Langzeitsteuerung pathogener Organismen
resultiert in einer gesünderen Pflanze und in einer verbesserten Ausbeute
des Produzierens der Wirtspflanze im Vergleich zu unbehandelten
Pflanzen; die geringeren Konzentrationen und die einzelne Dosis
antipathogener Agenzien verringern die Wahrscheinlichkeit eines Schadens für die
Pflanze oder seine Frucht, wie auch verringern die Wahrscheinlichkeit
irgendeines nachteiligen Seiteneffekts auf Arbeiter, die das Pestizid
anwenden, oder auf Tiere oder Geflügel, die die Gewebe oder Teile der
behandelten Pflanzen mit der Nahrung aufnehmen.
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Die Phytotoxizität der Formulierung wird auch verringert, wenn das
Antioxidans eliminiert wird. Die Wiedereintrittszeit in das Gewächshaus ist
auch kein Punkt. Typischerweise sind die Formulierungen für einen
Zielorganismus schnell tödlich; dies ist eine besonders wertvolle Eigenschaft,
wenn sie mit keiner Wiedereintrittszeit gekoppelt ist (zum Beispiel kein
Verlust von Schnittblumenbeständen).
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Für Materialien, die als Nahrungsmittel für Menschen oder für die Zufuhr
für Nahrungserzeugnisse dienen, die von Menschen konsumiert werden,
gibt es einen zusätzlichen Vorteil darin, dass Toxine verringert oder in der
Lebensmittelkette eliminiert werden. Als ein Beispiel kann das Fleisch von
Fisch, Geflügel und Tieren, welche mit Materialien gefüttert sind, wie
beispielsweise kontaminiertes Getreide oder kontaminierte getrocknete
Gräser, auch mit Toxinen kontaminiert sein. Obwohl berichtet wurde,
dass ein aromatisches Aldehyd, Zimtaldehyd, antifungale Eigenschaften
aufweist, wurde es nicht zuvor für Pflanzen in einer Formulierung verwendet,
für die beabsichtigt ist, dass sie einen Langzeitschutz für eine Pflanze
liefert, so dass eine Mykotoxin-Kontamination von verzehrbaren
Produkten der Pflanzen, nicht nur frischer Früchte oder frischen Gemüses,
Tabaks und Futtergetreide für Geflügel, Tiere, Fische und andere Elemente
der menschlichen Lebensmittelkette vermieden wird. Daher verringert
oder eliminiert die Behandlung der Materialien, mit denen die Tiere
gefüttert werden, Toxine in der Lebensmittelkette. Ein anderer Vorteil der
Erfindung liegt darin, dass die Umweltbelastung von Tieren und
Menschen mit beispielsweise Wasser- und Luft-Quellen von Mykotoxinen, die
aus dem Verbrennen und/oder Entfernen kontaminierter Silage-
Materialien aller Arten resultiert, durch Entgiftung der
Landwirtschaftsmaterialien entweder vor oder nach der Ernte durch Behandlung zum
Verringern oder Eliminieren der Pilze, die die Toxine erzeugen, verringert
wird. Die Entgiftungs-Prozeduren erlauben daher die sichere Beseitigung
von Materialien, wie beispielsweise Pflanzen, Pflanzenmaterialien und
Nahrungsmittel, die davon erhalten werden.
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Zusammensetzungen, die natürliche Produkte enthalten, können zum
Abtöten oder Entfernen toxin-erzeugender Organismen von den Pflanzen
oder Pflanzenteilen, die sie besiedeln, benutzt werden, wodurch die Menge
von Toxin, die sich normalerweise auf dem Material sammelt, beschränkt
wird. Die Zusammensetzungen werden auf die Pflanze entweder bevor sie
geerntet wird, oder auf eine Pflanze oder ein anderes Material nach der
Ernte und/oder der Verarbeitung angewandt. Am meisten vorzuziehen ist
es, wenn die Zusammensetzung auf die Pflanze, den Pflanzenteil oder das
Gewebe vor der Ernte angewandt wird. Die Zusammensetzung ist
vorzugsweise biologisch abbaubar und ist vorzugsweise als eine wässrige
Lösung oder als eine Emulsion in einem biologisch abbaubaren, wasserlöslichen,
wasserfreien, nichtionischen oberflächenaktiven Stoff, wie
beispielsweise Tween 80, angegeben, optional zusammen mit einem
Wachstumspromotor und einem oberflächenaktiven Stoff, wie beispielsweise
Saponin, das von der Yucca shidigera-Pflanze erhalten werden kann. Die
Empfindlichkeit spezieller Pilze für die Zusammensetzung kann entweder
in vitro oder in vivo bewertet werden.
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Von besonderem Interesse sind verschiedene Aldehyde, insbesondere
aromatische Aldehyde, die für das direkte Abtöten pilzartiger Pathogene
und/oder für die Induzierung einer systemischen Pflanzenresistenz
verschiedener pilzartiger Pathogene benutzt werden kann. Das Verfahren
schließt den Schritt des Kontaktierens und/oder des Ausstattens eines
oder mehrerer Teile oder Gewebe einer kranken Pflanze oder einer Pflanze,
die für einen Angriff von Pathogenen empfindlich ist, mit einem
antipathogenen Agens in einer Menge ein, die für die Steuerung des Wachstums von
pathogenen Ziel-Organismen ausreichend ist. Das
wachstumsregulierende Produkt weist natürliche Verbindungen, wie beispielsweise
Zimtaldehyd, Coniferylaldehyd und α-Hexylzimtaldehyd zur biologischen
Bekämpfung pathogenen Befalls auf. Mit der "biologischen Bekämpfung"
ist eine Steuerung von Pflanzenpathogenen über eine direkte
antipathogene Aktivität und/oder einer induzierten Resistenz der Wirtspflanze für
pathogenen Befall beabsichtigt.
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ausgeführt durch
Ausstatten einer Pilzbesiedlungsoberfläche eines Pflanzenteils, wie beispielsweise
ein Blatt, eine Wurzel oder einen Blumenteil oder eines Gewebes wie
beispielsweise Xylem oder Phloem, mit einer Zusammensetzung, die als
ihr aktiver Bestandteil ein natürliches Produkt aufweist und/ oder die
Zusammensetzung kann auf das Substrat angewendet werden, in dem der
wächst oder wachsen wird. Die Menge des antipathogenen Agens, das
entweder auf die Pflanze selbst oder auf die Rhizosphäre angewandt wird,
hängt von dem Grad des Befalls und in gewissem Maße von der
Formulierung und der speziell verwendeten Mischungsherstellung ab und ist
deshalb empirisch für beste Ergebnisse bestimmt. Durch "Besiedeln" ist eine
Verbindung eines Mikroorganismus oder eines Insekts mit einem
Pflanzenteil oder einem Gewebe, von dem das Pathogen Nährstoffe erlangt,
typischerweise essentielle Nährstoffe, wie beispielsweise Aminosäuren,
insbesondere Methionin, gemeint. Durch "natürliches Produkt" ist eine
organische Verbindung natürlichen Ursprungs, die für einen einzigen
Organismus einzigartig oder für eine kleine Anzahl nahe verwandter
Organismen gemeinsam ist, gemeint, und schließt sekundäre Metaboliten
von Pilzen und Chemikalien, die von Pflanzen erzeugt werden, ein. Durch
"Ausstatten mit" ist eine exterhe Anwendung auf einem Pflanzenteil, wie
auch eine Induzierung einer Synthese antifungaler Verbindungen in der
Pflanze beabsichtigt, entweder Verbindungen, die für die Pflanze endogen
sind, und/ oder Verbindungen, die durch genetische Manipulation geliefert
werden. Die genetische Manipulation kann durch traditionelle Kreuzungs-
Verfahren oder durch Einführung von Transgenen in die Pflanze oder
einen Vorfahren der Pflanze unter Verwenden rekombinanter DNA-
Technologie ausgeführt werden. Die natürlichen Produkte können von
einer natürlichen Quelle isoliert sein, ganz oder teilweise synthetisch sein
oder durch rekombinante Techniken entweder in der Pflanze selbst oder in
einem anderen Organismus erzeugt sein.
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Beispiele aromatischer Aldehyde zum Gebrauch in der vorliegenden
Erfindung sind Zimtaldehyd:
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und Coniferylaldehyd:
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Die chemische Struktur von α-Hexylzimtaldehyd ist im folgenden gezeigt.
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Der Chemical Abstract Service (CAS)-Name lautet 2-(Penylmethylen)-
octanal und die CAS-Registernummer lautet [101-86-0]. Die Verbindung
wird auch durch den chemischen Namen 2-Hexyl-3-phenyl-2-propenal
beschrieben. Die Formel der Verbindung lautet C&sub1;&sub5;H&sub2;&sub0;O und ihr
Molekulargewicht beträgt 216,3. HCA kann von Firmenich erhalten werden; ihr
Produkt ist prinzipiell aus dem (E)-Cis-Isomer (93,9% Maximum) und dem
(Z)-Trans-Isomer (6% Maximum) zusammengesetzt. Unter weniger
bedeutenden Bestandteilen ist das Selbst-Aldolkondensationsprodukt von
Oktanal (1-1,5% (Persönliche Mitteilung, June Burkhardt, Firmenich,
Plainsboro, New Jersey)).
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Die Verbindungen können entweder allein oder in Kombination mit
anderen aktiven oder inaktiven Substanzen verwendet werden und können
durch Sprühen, Gießen, Eintauchen in der Form von konzentrierten
Flüssigkeiten, Lösungen, Suspensionen, Pulvern und dergleichen
angewandt werden, die eine derartige Konzentration der aktiven Verbindung
enthalten, wie sie für einen bestimmten, unmittelbar bevorstehenden
Zweck geeigneter ist. Sie können auch beispielsweise in der Form einer
verdünnten Lösung in einem geeigneten Lösungsmittel direkt auf die
Rhizosphäre entweder als Teil eines Bewässerungsplans oder als eine
separate Anwendung angewandt werden.
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Für die Verwendung als ein Blattspray kann, obwohl das Aldehyd allein
formuliert werden kann, es substantiv gemacht werden durch Aufnehmen
einer ausreichenden Menge eines Emulgators, wie beispielsweise Tween
80, oder einer Verbindung, wie beispielsweise Saponin, welche
oberflächenaktive Eigenschaften besitzt, aber nicht wesentlich auf die
antifungalen Eigenschaften der Formulierung einwirkt. Allgemein beeinträchtigen
Detergenzien in der Formulierung nicht die antifungalen Eigenschaften
der aromatischen Aldehyde, sondern erhöhen die substantiven
Eigenschaften der Formulierung. Siehe zum Beispiel U.S. Patent Nr. 4,477,361.
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Andere Detergenzien, welche benutzt werden können, umfassen
anionische Detergenzien wie beispielsweise jene, die in U.S. Patent Nr.
4,978,686 beschrieben sind. Zusätzliche Bestandteile, wie beispielsweise
eine wässrige Zubereitung eines Salzes einer mehrwertigen Säure, wie
beispielsweise Natriumbicarbonat, Natriumsulfat, Natriumphosphat oder
Natriumbiphosphat können in der Formulierung enthalten sein, um die
antifungalen Eigenschaften der Formulierung zu erhöhen. Die
resultierende Emulsion wird auf eine geeignete Konzentration für die Verwendung
verdünnt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Formulierung α-
Hexylzimtaldehyd, Zimtaldehyd und/oder Coniferylaldehyd in einer
Formulierung, die Tween 80 oder Saponin als einen Emulgator und optional
Natriumbicarbonat enthält. Die bevorzugte Formulierung ist eine
Emulsion, die α-Hexylzimtaldehyd, Zimtaldehyd und/oder Coniferylaldehyd, 0,5
Gewichts% bis 10 Gewichts% enthält, und kann das Salz einer
mehrwertigen Säure, 8 Gewichts% bis 12 Gewichtsprozent, und den Rest Wasser
enthalten. Formulierungen mit 6 bis 12% einer mehrwertigen Säure sind
bevorzugt. Allgemein beträgt die Gesamtmenge des anwesenden
Aldehyds/der anwesenden Aldehyde in der Formulierung 5% oder weniger. Die
Formulierungen sind ohne die Benutzung von Antioxidanzien wirksam,
mit Ausnahme der inherenten antioxidanten Eigenschaften bestimmter
Aldehyde, z. B. Coniferylaldehyd.
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Die Stabilität der Formulierung kann durch eine Vielzahl von Verfahren
bewertet werden, einschließlich beschleunigter Tests, in der eine
Formulierung von Interesse erhöhten Temperaturen über eine vorgegebene Zeit
ausgesetzt wird. Proben der Formulierungen werden in regelmäßigen
Intervallen entnommen und chemisch durch Verfahren analysiert, die
Fachleuten bekannt sind, um die Rate und die Art der Verschlechterung
zu bestimmen. Zum Beispiel kann HCA durch eine Gas-Flüssigkeits-
Chromatographie (GLC) analysiert werden, unter Verwenden einer 30
Meter unpolaren Polydimethylsiloxan-Kapillar-Säure (z. B. HP-1, Hewlett-
Packard, oder SPB-1, Supelco) und eines Flammen-Ionisations-Detektors.
Unter Verwendung von Helium als ein Trägergas (8 ml/min.) und einer
Säulentemperatur von ungefähr 240ºC, hat das (E)-Cis-Isomer
(Hauptbestandteil) eine Retentionszeit von ungefähr 6,0 Minuten und das (Z)-
Trans-Isomer (Nebenbestandteil) hat eine Retentionszeit von ungefähr 6,3
Minuten.
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Die am meisten effektive antifungale Menge für Zusammensetzungen, die
Zimtaldehyd, Coniferylaldehyd und α-Hexylzimtaldehyd einschließen,
welche Verwendung finden können, kann unter Verwenden von
Protokollen bestimmt werden, die Fachleuten bekannt sind. Als ein Beispiel kann
für jede besondere Anwendung die mittlere Krankheitsresistenz berechnet
werden; für eine effektive pathogene Steuerung ist allgemein der mittlere
Prozentsatz einer Krankheitskontrolle (MPDC) größer als 60%,
vorzugsweise mindestens ungefähr 70%. Diese Protokolle können auch zum
Optimieren jeder Formulierung für spezielle Pathogene unter Verwenden einer der
von der Formel (1) umfassten Verbindungen benutzt werden. MPDC ist
durch die Formel definiert:
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und
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MDIC
= mittlerer %-Satz der Krankheitshäufigkeit in
unbehandelten Kontrollen
-
MDIT = mittlerer %-Satz der Krankheitshäufigkeit in
der Behandlung.
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Die Formulierungen müssen auch im Hinblick auf die Phytotoxizität
bewertet werden; es ist deshalb wichtig, dass mindestens eine Bewertung
der Toxizität der Formulierungen auf lebenden Pflanzen der Wirtsvarietät
ausgeführt wird. Phytotoxizität kann wie folgt in der Reihenfolge des
zunehmenden Ausmaßes der Toxizität berechnet werden: 0 - Pflanzen ohne
irgendein Symptom; 1 - sehr leichtes Bräunen von Hypocotyl (keine
anderen Symptome); 2 - etwas Welken der Pflanzen, Absterben unterer Blätter,
etwas Braunwerden des vaskularen Systems; 3 - Welken der gesamten
Pflanze, sterbende Blätter, Hypocotyl mit externen und internen
Symptomen; 4 - Necrose des Stammes, sterbende Pflanze. Die Phytotoxizität sollte
allgemein 2 oder weniger sein, vorzugsweise 1 oder weniger.
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In einigen Fällen kann die Wirksamkeit der Formulierung durch
Hinzufügen einer oder mehrer Bestandteile zu der Formulierung erhöht werden,
wo es erwünscht ist, spezielle Aspekte der Formulierung zu verändern. Als
ein Beispiel kann es für bestimmte Anwendungen erwünscht sein, den
Phytotoxizitätseffekt zu verringern, wenn sie vor der Ernte benutzt werden
oder den antipathogenen Effekt der Formulierung zu vergrößern oder
beides. Es ist bevorzugt, dass die anderen Komponenten die Phytotoxizität
minimieren, während sie den antipathogenen Effekt der Formulierung
vergrößern. Von speziellem Interesse ist die Verwendung eines oder
mehrer Bestandteile, um die mittlere Krankheitsresistenz einer Formulierung
gegen toxin-erzeugende Mikroorganismen zu vergrößern, die entweder
besiedelt sind oder fähig sind, verzehrbare Produkte zu besiedeln. Die
Konzentration einer oder mehrerer der anderen Formulierungs-
Bestandteilen kann modifiziert werden, um den antipathogenen Effekt zu
optimieren und den phytotoxischen Effekt der Formulierung zu
verringern. Von speziellem Interesse ist die Hinzufügung eines Bestandteils der
Formulierung, um eine allgemeine Verringerung in der Konzentration
einer oder mehrerer anderer Bestandteile in einer gegebenen
Formulierung zu ermöglichen, insbesondere Komponenten gemäß Formel (1)
während die allgemeine Wirksamkeit der Formulierung beibehalten wird. Die
Kombination einer derartigen Komponenten mit anderen Bestandteilen
kann in einem oder mehreren Schritten bei irgendeiner geeigneten Stufe
des Mischens und/oder der Anwendung ausgeführt werden.
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Bevorzugte zusätzliche Bestandteile umfassen Saponine. Saponine sind
eine Klasse von Verbindungen, die jeweils aus einem Sapogenin-Abschnitt
und einem Zuckerteil bestehen. Das Sapogenin kann ein Steroid oder ein
Triterpen sein und der Zuckerteil kann Glucose, Galactose, eine Pentose
oder Methylpentose sein. S. Budavari, ed., The Merck Index, 11. Auflage,
Merck & Co., Inc., Rahway, N.J., 1990, S. 1328. Die Saponine zur
Verwendung in der vorliegenden Erfindung können von verschiedenen
Pflanzenteilen erzeugt und/oder isoliert sein, einschließlich Frucht, Blatt,
Samen und/oder Wurzel, unter Verwendung von Mitteln, die in der
Technik bekannt sind, von einer Vielzahl von Quellen einschließlich der
verschiedenen Pflanzen, die bekannt sind, um sie zu produzieren,
angefangen von Yucca, Quillaja, Agave, Tabak, Licorice, Sojabohne,
Ginseng und Asparagus bis Aloe Hölzern. Saponine zur Verwendung in
der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise nicht toxisch für Menschen
und höhere Tiere. Am meisten bevorzugt ist das Saponin für die
Verwendung in der vorliegenden Erfindung von einer nicht-toxischen
vorliegenden Erfindung von einer nicht-toxischen Lebensmittelklasse,
wobei die Quelle von Yuccapflanzen stammt. Noch bevorzugter sind die
Saponine von Yucca schidigera oder Y. valida und ihre Äquivalente. Die
am meisten bevorzugten Saponine für die Verwendung in der vorliegenden
Erfindung werden von Yuccapflanzen erhalten, wobei die am meisten
bevorzugte Yucca schidigera oder Y. valida ist.
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Eine Vielzahl von strukturell verwandten Saponinen ist bekannt, wobei
das variabelste strukturelle Merkmal das Glycosylierungsmuster ist.
Saponine können auch zusätzliche Modifikationen enthalten, wie
beispielsweise die Sarasaponine, welche Saponine mit einem angehängten
Steroid sind, und die Saponinstruktur kann durch eine beliebige Anzahl
von enzymatischen, chemischen und/oder mechanischen Mitteln, die in
der Technik bekannt sind, modifiziert werden. Saponine von Yucca
schidigera enthalten steroidale Saponine, wobei die Hauptsapogenine
Sarsapogenin und Tigogenin sind. Das Sarsaponin ergibt bei der Hydrolyse
Sarsasapogenin (Sarsasapogenin 5-beta, 20-betaF, 22-deltaF, 25-betaF; auch
bekannt als Spirostan-3-beta-01 und Parigenin), Glucose und Galactose.
Das Sarsasapogenin besitzt eine molekulare Formel von C&sub2;&sub7;H&sub4;&sub4;O&sub3;. Nobel,
Park S., Agaves, Oxford Univ. Press, New York 1994.
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Demgemäss werden Derivate dieser Verbindungen, die eine Formulierung
mit den erwünschten antipathogenen und/oder dem phytotoxischen
Effekt erzeugen, als Äquivalente der Erfindung betrachtet. Abhängig von
seiner Struktur kann ein gegebenes Saponin eine bestimmte pestizide
Eigenschaft besitzen und mit den vorliegenden Formulierungen zur
Verfügung stehen. Allgemein liegt eine effektive Menge von Saponin in dem
Bereich von ungefähr 0,01 bis 3% und am meisten bevorzugt ungefähr
0,25% v/v einer wässrigen Lösung von 10º Brix Saponinextrakt. Der Brix-
Grad ist gleich dem Gewichtsprozent von Zucker in der Lösung. Hawley,
ed., The Condensed Chemical Dictionary, Zehnte Auflage, Van Nostrand
Reinhold, New York, 1981, S. 149.
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Jede Formulierung wird im Hinblick auf ihren Effekt auf spezielle
toxinerzeugende Mikroorganismen und/oder auf ein verzehrbares Produkt vor
oder nach der Ernte bewertet, wie beispielsweise einem Pflanzenwirt oder
ein Pflanzenprodukt, unter Verwenden einer beliebigen der aromatischen
Aldehyde wie auch anderer Bestandteile der Formulierung, wie
beispielsweise Tween 80 und/oder Natriumbicarbonat, wobei die Kombination und
die effektive Menge jeden Bestandteils für eine bestimmte Anwendung
angepasst werden kann, um die Toxizität zu minimieren, während der
antipathogene Effekt der Formulierung beibehalten oder vergrößert wird.
Die effektive Menge jeden Bestandteils kann bestimmt werden durch
systematisches Variieren der Menge jenen Bestandteils in einer
Testformulierung, Behandeln einer interessierenden Frucht mit der
Testformulierung und Überwachen der Mykotoxin-Gehalte in dem Pflanzenwirt oder in
dem Pflanzenprodukt vor und nach der Ernte und nach einer Zeitdauer
der Lagerung. Eine effektive Menge eines Testbestandteils kann als die
Menge identifiziert werden, die das restliche Mykotoxin steuert, das in
dem Pflanzenprodukt in einem Gehalt vorhanden ist, der für die
bestimmte interessierende Frucht akzeptabel ist. Für Anwendungen, bei denen die
Formulierung benutzt werden soll, um den Boden oder ein anderes
Wachstumssubstrat zum Pflanzen von Wirtspflanzen, die für bestimmte
Pathogene empfindlich sind, vorzubereiten, um sie auf ein schon
befallenes Wachstumssubstrat oder auf geerntetes Material anzuwenden,
können die Formulierungen der vorliegenden Erfindung direkt zu der Rhizosphäre,
dem Substrat oder dem geernteten Material, hinzugefügt
werden, oder sie können an einen festen Träger gebunden werden oder in
einem Material eingekapselt sein, das sie mit der Zeit freisetzt. Wenn ein
fester Träger benutzt wird, sollten Materialien, die zu einer Oxidation der
aktiven Aldehyde führen können, vermieden werden. Beispiele von
Freisetzungssystemen umfassen Stärke-Dextran und dergleichen. Siehe Yuan
et al., Fundamental and Applied Toxicology (1993) 20: 83-87, für Beispiele
von Freisetzungssystemen. Siehe auch Kawada et al. (1994) 10: 385-389.
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Zusätzlich zu den speziellen aromatischen Aldehyden und optional
Saponin wie oben beschrieben, werden Derivative irgendeiner dieser
Verbindungen, die eine Verbindung der oben identifizierten Formel bei einer
Wirkung eines biologischen Systems auf das Derivat erzeugen, werden als
äquivalent mit Verbindungen der Erfindung betrachtet. Daher würde die
Anwendung von Vorstufen-Verbindungen auf Pflanzenteile oder Gewebe
oder geernteten Materialien der Praxis der vorliegenden Erfindung
äquivalent sein. Eine biologische Umwandlung von Vorstufen-Verbindungen in
aromatische Aldehyde ist beispielsweise beschrieben in der U.S.
Patentanmeldung Nr. 5,149,715 und darin zitierte Referenzen. Siehe auch Casey
und Dobb Enzyme Microb. Technol. (1992) 14: 739-747. Beispiele von
Vorstufen-Verbindungen schließen jene in Wegen ein, die mit erworbener
und/oder systemischer Resistenz, mit Pflanzenresistenz, mit
Pflanzenpathogenen, wie jene in den Aminosäure-Ammoniak-Lyase-Wegen
in Verbindung stehen und umfassen Phenylalanin (zum Erzeugen von
Zimtsäure). Andere interessierende Vorstufen-Verbindungen umfassen
jene in den biologischen Wegen für Lignine und Cumarine, zum Beispiel
Tyrosin, um p-Cumarsäure zu erzeugen. Demgemäss werden Vorstufen
und Derivate dieser Verbindungen, welche eine Formulierung mit dem
erwünschten antipathogenen und toxin-reduzierenden Effekt erzeugen,
ten antipathogenen und toxin-reduzierenden Effekt erzeugen, als
Äquivalente der Erfindung betrachtet.
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Abhängig vom Zielorganismus kann das zu benutzende Aldehyd an einen
festen Träger optional über einen Linker, wie beispielsweise einen
Bindungsbereich, der von einer Polysaccharidase erhalten ist, gekoppelt
werden, wobei der feste Träger ein Polysaccharid, wie beispielsweise
Cellulose, insbesondere mikrochristalline Cellulose ist. Die Präparation von
Cellulose-Bindungsbereichen wird in U.S. Patent Nr. 5,340,731; 5,202,
247 und 5,166,317 beschrieben. Die Aldehyde können mit den
Bindungsbereichen gekoppelt werden, mit oder ohne eine spaltbare Bindung, unter
Verwendung von Verfahren, die den Fachleuten gut bekannt sind.
Bindungsbereiche von Gerüstproteinen können auch benutzt werden. Siehe
Shoseyen et al. (PCT-Anmeldung PCT/US94/04132).
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Andere Verbindungen können allein oder in Kombination mit den
Zusammensetzungen benutzt werden, um die Akkumulierung von Toxinen
zu verhindern und/oder einen oder mehrere toxin-erzeugende
Mikroorganismen zu töten oder zu entfernen, zum Beispiel H&sub2;O&sub2;, welches bekannt
ist, einen bestimmten Pilz, wie beispielsweise den weißen Fäulnispilz zu
töten. Zusätzlich können für die Benutzung vor der Ernte Verbindungen,
welche eine nicht-systemische oder eine systemische Pflanzenresistenz bei
verschiedenen Pilzen induzieren zum Steuern der Besiedlung durch
bestimmte Pilze unter Feldbedingungen benutzt werden. Wenn ein
Pflanzenmaterial stark mit mikrobiellem Toxin kontaminiert ist, zum Beispiel
wegwerfbare oder kompostierte Pflanzenmaterialien, kann das Material
zusätzlich mit einer effektiven Menge eines Alkali-Peroxyds oder einer
ähnlichen Chemikalie behandelt werden, welche das in dem Material
vorhandene Toxin zerstört oder neutralisiert. Ein mechanischer Prozess
kann separat oder in Kombination mit der Chemikalie benutzt werden, um
den Entgiftungsprozess zu fördern. Beispiele von mechanischen
Entgiftungsverfahren umfassen jedes Mittel, das benutzt werden kann, um das
Toxin von dem Material zu entfernen, oder ein arideres Mittel, das das
Toxin zerstört, wie beispielsweise das Aussetzen einer hohen Wärme und
Druck.
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Falls erwartet wird, dass ein Material mit Toxin kontaminiert werden
könnte, oder falls es bestimmt wird, dass der Gehalt von mikrobiellem
Toxin in einem kontaminierten Material das Material ungeeignet für einen
sicheren Verbrauch macht, kann der Gehalt des Toxins gesteuert oder
reduziert werden durch Behandeln des Materials, so dass der Gehalt des
Toxins auf einen Gehalt, der für den Verbrauch sicher ist, reduziert wird.
Insbesondere kann, um die Toxizität von mikrobiellen
toxinkontaminierten Materialien zu reduzieren oder diesen entgegenzuwirken,
eine effektive Menge von einer oder mehreren Substanzen zu einem
Produkt hinzugefügt werden, so dass der toxischen Aktivität des Toxins
entgegengewirkt oder zuvorgekommen wird. Effektive Substanzen
umfassen jene, die Thiole oder Sulfhydryl-Gruppen-Aminosäuren enthalten und
Schwefelaminosäuren, zum Beispiel Cystein, Methionin und deren
Derivate. Eine bevorzugte Quelle derartiger Aminosäuren können Hühnerfedern,
Haare, Felle, Hufe oder andere Keratin-Tierprodukte sein, die behandelt
wurden, so dass die damit verbundenen Aminosäuren freigesetzt werden.
Eine derartige Behandlung umfasst die Löslichmachung von Keratin-
Substraten in einer Alkali-Hydrogen-Peroxyd (z. B. NaOH + H&sub2;O&sub2;) -
Umgebung. In einer bevorzugt Ausführungsform beträgt die
Alkali/Peroxydkonzentration ungefähr 0,5-2,5%, kann aber höher oder niedriger
als geeignet sein. Am meisten bevorzugt beträgt die Konzentration von
Alkali/Peroxyd ungefähr 1-2%. Das Hinzufügen von Schwefel-
Aminosäuren zu Lebensmitteln und Futter wirkt der Anwesenheit von
Mykotoxinen entgegen, wodurch die mögliche gesundheitliche Gefahr, die
mit dem Verbrauch dieser Produkte zusammenhängt, reduziert wird.
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ausgeführt durch
Zuführen einer ausreichenden Menge eines antipathogenen Agens in einen
pathogenen Zielorganismus, um das Wachstum und/ oder die
Lebensfähigkeit des pathogenen Zielorganismus zu beeinträchtigen. Eine
Formulierung, die das antipathogene Agens enthält, wird in ein Pflanzengewebe
oder einen -teil entweder vor oder nach der Ernte eingeführt. Zum Beispiel
wird die Formulierung als eine nasse oder trockene Formulierung auf die
Oberfläche und/oder Unterseite der Blätter oder eines anderen
Pflanzengewebes oder eines Teils einer Pflanze, die mit einem Pflanzenpathogen
infiziert ist, oder einer Pflanze, die für den Befall mit einem
Pflanzenpathogen empfänglich ist, gesprüht, vorzugsweise auf den Punkt des Ablaufs,
wenn eine nasse Formulierung benutzt wird. Die Pflanzen können vor oder
nach dem Befall besprüht werden, vorzugsweise vor dem Befall. Jedoch ist
es bevorzugt, um den Schaden für die Wirtspflanze, falls machbar, zu
minimieren, ältere Pflanzen zu behandeln, da junge grüne Blätter dazu
neigen, empfänglicher für Phytotoxizität zu sein. Ein
Pflanzenwachstumspromotor, wie beispielsweise Saponin, wird optional vor der Ernte
entweder in der antipathogenen Formulierung oder als eine separate
Formulierung benutzt. Alternativ kann die Formulierung nass oder trocken auf die
Rhizosphäre angewendet werden, wo sie mit den Wurzeln und assoziierten
pathogenen Organismen, die die Wurzeln besiedeln, in Kontakt kommen
kann. In einigen Fällen können mit der Zeit abgebende Formulierungen
Benutzung finden, insbesondere für Anwendungen auf die Rhizosphäre,
oder auf Materialien nach der Ernte.
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Das Verfahren zum Einführen des aktiven Bestandteils/der aktiven
Bestandteile der Formulierung in den Zielorganismus kann durch direkte
Aufnahme mit der Nahrung durch den pathogenen Organismus von einer
behandelten Pflanzenoberfläche oder durch Füttern eines pathogenen
Organismus auf einer nahrungsmittelliefernden Oberfläche eines
Wirtsobjektes, welches durch den pathogenen Zielorganismus besiedelt ist und
welcher entweder das antipathogene Agens enthält oder es auf seiner
Oberfläche aufweist, geschehen. Die Anwesenheit des antipathogenen
Agens auf einer nahrungsmittelliefernden Oberfläche einer Wirtspflanze
kann eine Folge eines direkten Kontaktes des antipathogenen Agens mit
dem Pflanzenteil sein oder es kann durch Erzeugung von der Wirtspflanze
als eine Folge der Induzierung einer systemischen Resistenz als einen
Sekundäreffekt auf eine vorherige Behandlung der Pflanze mit dem
antipathogenen Agens oder als eine Folge einer genetischen Modifikation der
Wirtspflanze entstehen.
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Die aromatischen Aldehyde der vorliegenden Erfindung können durch
verschiedene synthetische Verfahren, die den Fachleuten bekannt sind,
präpariert werden. Zum Beispiel siehe J. March, ed., Appendix B,
Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure, 2.
Ausgabe, McGraw-Hill, New York, 1977. Zimtaldehyd kann synthetisch,
zum Beispiel durch Oxidation von Zimtalkohol (Traynelis et al., J. Am.
Chem. Soc. (1964) 86: 298) oder durch Kondensation von Styrol mit
Formylmethylanilin (Brit. Patent 504,125) präpariert werden. Die
vorliegenden Aldehyde können auch durch Isolierung aus natürlichen Quellen
erhalten werden. Zum Beispiel kann Zimtaldehyd aus Holzfäulepilz,
Stereum subpileantum isoliert werden. Birkinshaw et al., Biochem. J. (1957)
66: 188.
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HCA kann wie zum Beispiel in USPN 5,055,621 beschrieben synthetisiert
werden. Auf Laborebene kann HCA durch Reaktion von Benzaldehyd mit
Octanal unter einer Stickstoffatmosphäre (Aldolkondensation) hergestellt
werden (Persönliche Mitteilung, Eric Walborsky, Firmenich Chemical
Manufacturing Center, Port Newark, New Jersey). Die Reaktion wird in
einem gerührten Kolben ausgeführt, der mit Methanol, 309 ppm
Diphenylamin, Kaliumhydroxyd und Benzaldehyd beschickt ist. Nach der
langsamen Zugabe von Octanal wird die Reaktionsmischung mit Essigsäure auf
einen pH von 7,5-9,5 gebracht. Nach der Verdampfung von Methanol und
dem Waschen der Reaktionsmischung mit Wasser, wird die organische
Phase in eine Destillationseinheit überführt. Ungefähr 20-24% der
Topfladung wird als Benzaldehyd und "Leichte" entfernt, wobei das verbleibende
Destillat α-Hexylzimtaldehyd "Herzschnitt" ist. Der "Herzschnitt" wird
einer zusätzlichen Fraktionierung unterzogen, in der 1-5%
(Gewichtsprozent) des Materials in "leichten" Fraktionen entfernt werden können,
abhängig von der Geruchsbewertung. Der kommerzielle Prozess
unterscheidet sich von der Laborebenen-Prozedur darin, dass Diphenylamin
durch einen geschützten Katalysator ersetzt wird. Das Endprodukt ist ein
leichtes gelbes Öl mit einem spezifischen Gewicht von 0,955-0,965 bei
20ºC, einem Brechungsindex von 1,548-1,562 bei 20ºC, einem Siedepunkt
von 305ºC bei 1 Atmosphäre und einem Schmelzpunkt von 26ºC. Das
kommerzielle Produkt wird mit der Zugabe von 0,04% 2,6-Di-tert-butyl-p-
cresol (butyliertes Hydroxytoluol oder BHT) stabilisiert, welches als ein
Antioxidans dient (Technichal Data Sheet, Hexylzimtaldehyd 907600,
Revision 853, Firmenich Inc., Plainsboro, New Jersey). HCA kann auch
aus Reis isoliert werden, da berichtet wurde, dass es dort natürlich
auftritt. (Givaudan-Roure Index, Givaudan-Roure Corporation, Clifton, New
Jersey, 1994, S. 89).
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HCA ist eine wenig bis moderat flüchtige Verbindung mit einem
Dampfdruck von 70 · 10&supmin;&sup5; mm Hg bei 25ºC. Ihre Stammverbindung,
Zimtaldehyd, besitzt einen ungefähr 40 mal höheren Dampfdruck (2970 · 10&supmin;&sup5; mm
Hg bei 25ºC). Zu Vergleichszwecken besitzt das Insektenschutzmittel N,N-
Diethyl-m-toluamin einen leicht höheren Dampfdruck (167 · 10&supmin;&sup5; mm Hg
bei 25ºC) (Reifenrath, W. G. (1995) Volatile Substances. Cosmetics and
Toiletries, 110: 85-93).
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Das Material, in dem der Gehalt von Mykotoxin gesteuert werden kann,
kann entweder verzehrbar oder nicht verzehrbar sein und ist bevorzugt
eine Pflanze oder von pflanzlichem Ursprung, obwohl jedes andere
Material. das mit Pilzen kontaminiert ist, die mikrobielle Toxine produzieren,
oder das fähig ist, von toxin-erzeugenden Mikroorganismen besiedelt zu
werden oder deren Wachstum unterstützt, behandelt werden kann. Von
besonderem Interesse sind Früchte, die für den Verbrauch durch Geflügel,
Fisch und Tiere einschließlich Menschen direkt oder indirekt, gedacht
sind. Durch "direkt oder indirekt" ist beabsichtigt, dass die Früchte durch
die Nahrung aufgenommen werden könnten, zum Beispiel von Menschen
(direkter Verbrauch), oder dass es das nichtmenschliche Tier oder Geflügel
oder Fisch ist, welches die Frucht mit der Nahrung aufnehmen und die
wiederum von Menschen mit der Nahrung aufgenommen werden
(indirekter Verbrauch). Früchte, die für den Verbrauch gedacht sind, umfassen
Tabak, Tier- und Geflügelfutter, Früchte, die zum Verarbeiten in Alkohol
gedacht sind, oder Lebensmittelprodukte, wie beispielsweise Kornsirup
und dergleichen. Pflanzen und Pflanzenmaterialien, die durch
toxinerzeugende Pilze besiedelt werden, umfassen zum Beispiel Gerste und
andere Gräser, Reis, Korn, Weizen, Hafer, Hopfen, Cassava; Bohnen,
Kartoffeln, Erdnüsse, Süßkartoffeln, Tomaten, Zuckerrohr, Kokosnuss,
Zitrus; Weintrauben, Mohrenhirse, Melonen, Gurken, Salat, Spinat,
Artischocke, Zwiebeln, Tomate, Erbeeren und Tabak.
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Der Gehalt von Mykotoxin kann auch in Produkten gesteuert werden, die
von Pflanzenmaterialien erhalten sind, wie beispielsweise verarbeitete
Säfte, Kornprodukte, wie beispielsweise hochfructosehaltiger Kornsirup,
Öl, Mehl, Stärke, Alkohol und Produkte, die diese enthalten und andere
aus Korn erhältliche Bestandteile und Tabakprodukte, wie beispielsweise
Zigarren, Zigaretten und rauchloser Tabak, durch Hemmen oder
Verhindern des Wachstums von toxin-erzeugenden Pilzen in den Materialien, von
denen diese Dinge entweder vor oder nach der Ernte erzeugt werden. Auf
ähnliche Weise können mikrobielle Toxin-Gehalte auch in Futtergräsern,
wie beispielsweise Schwingel, Straussgras, Alfalfa, Klee, und Rasengräser
und in kommerziell präparierten Tierfuttern einschließlich jene für Rinder,
Schafe, Schweine und Pferde; Geflügel, wie beispielsweise Truthähne und
Hühner; Fisch, wie beispielsweise Forelle, Wels und Lachs; Haustierfutter
einschließlich Hunde- und Katzenfutter; und Labortier-Futter, durch
Behandlung vor oder nach der Ernte der Materialien selbst oder der
Vorstufen-Materialien.
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Zusätzlich zum Behandeln einer Wirtspflanze können Samen, die für den
Verbrauch gedacht sind, auch unter Verwenden der vorliegenden
Formulierungen behandelt werden. Die Samen können mit einem Pulverpräparat
eingestäubt werden (siehe U.S. Patentanmeldung Nr. 4,978,686 zum
Beispiel für anorganische Materialien, an die die Formulierungen
absorbiert werden können).
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Gefährliche Expositionsgehalte für verschiedene Mykotoxine werden
abhängig von der Verwendung des Futters, des Lebensmittels oder des
Tabaks variieren. Verschiedene Tiere besitzen verschiedene Toleranzen. Es
kann auch erwartet werden, dass die Effekte der Toxizität nur jenseits der
Lebenserwartung des Tiers oder der Person auftreten. Nachteilige Effekte
des Kontakts mit Mykotoxinen ist minimiert unter Feldarbeitern,
Wissenschaftlern und Testtieren. Auf diese Weise kann die Erfindung benutzt
werden, um allgemein landwirtschaftliche Produkte zu verbessern, so dass
sie für Menschen-, Tier-, Fisch- oder Geflügel-Verbrauch sicherer sind.
Durch Steuern der mikrobiellen Toxin-Gehalte, die mit Pflanzen und
davon erhaltenen Produkten zusammenhängen, können tierische und
menschliche Gesundheits-Probleme, die mit dem Verbrauch von Toxin
zusammenhängen, verringert oder eliminiert werden.
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Die Erfindung findet auch Anwendung zum Verringern der nachteiligen
Effekte von Kau- und Rauch-Tabak, da es eine Theorie der Erfindung ist,
dass viele mit Tabak verbundenen Krankheiten von der Anwesenheit von
Mykotoxinen in Tabakprodukten resultieren können. Daher kann die
Tabak-Toxizität durch Hinzufügen von Substanzen reduziert werden, um
Mykotoxine und andere sekundäre Metaboliten zu reduzieren,
insbesondere durch Behandeln des Tabaks mit ausreichenden Mengen einer
pathogen-verhindernden Zusammensetzung, um eine fungale Metabolit-
Produktion zu verhindern.
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Auf ähnliche Weise kann die Erfindung benutzt werden, um eine
Mykotoxin-Kontamination von immergrünen und Fruchtbäumen, grobes
Nutzholz, Weintrauben, Zierpflanzen, Gräsern, und eine Kontamination, die
vom Pfropfen von Fruchtbäumen resultiert, zu verringern. Weiter
ermöglicht die Verhinderung einer derartigen Kontamination, dass von Pflanzen
erhaltenen Nahrungsmitteln oder Nebenprodukt-Materialien beseitigt
werden, in einer Weise, die keine Toxine in einer Form freisetzen, die
durch das Wasser oder über die Luft übertragen werden können. Daher
kann die Erfindung benutzt werden, um beim sicheren Entsorgen
landwirtschaftlicher Nebenprodukte, wie beispielsweise Reis-, Weizen-, und
Baumwoll-Hüllen und Pflanzenreste im allgemeinen zu helfen, welche oft
durch Verbrennen entsorgt werden. Außerdem können die toxischen
Inhaltsstoffe von Produkten, die aus Pflanzenmaterialien gemacht sind,
von denen bekannt ist, dass sie von toxin-erzeugenden Mikroorganismen
besiedelt werden, durch Bestimmen des Gehalts sekundärer Metaboliten,
die durch besondere Spezies von Pilzen erzeugt werden, welche
Materialien vor der Ernte besiedeln, zum Beispiel Fusarium-Spezies, und/oder
nach der Ernte, zum Beispiel Aspergillus-Spezies, verbessert werden.
Insbesondere können Kornprodukte wie Kornsirup eines hohen
Fructosegehalts verbessert werden, durch Bestimmen des Gehalts bestimmter
Toxine, die durch Fusarium erzeugt werden und dann Einleiten von
Schritten, die nötig sind, um derartige Gehalte zu verringern.
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Toxische sekundäre Metaboliten, die von Organismen, wie beispielsweise
Fusarium spp. identifiziert wurden, können auch als pharmakologische
Agenzien Verwendung finden. Es ist zu erwarten, dass in diesem Gebiet
die Erkennung von zuvor unbeachteten chemischen Strukturen eine
Anzahl von Strukturen für die Forschung in Bezug auf ihre Eigenschaften
als Herbizide, Insektizide, Fungizide und pharmakologische Agenzien und
für die Erforschung von Verfahren zum Erzeugen der Strukturen in
kommerziellen Mengen ergeben wird.
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Die folgenden Beispiele werden zur Illustration und nicht zur
Beschränkung angegeben.
Beispiele
Beispiel 1
Behandlung von fungalen Pathogenen auf Korn
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Ein Drei-Behandlungs-Experiment mit einer Zimtaldehyd-Formel und
Bestandteilen, einer Coniferylaldehyd-Formel und einer kombinierten
Zimt- und Coniferylaldehyd-Formel wird auf einem Korn bewertet, das auf
einem Feld gewachsen ist und von dem bekannt ist, dass es für einen
pathogenen fungalen Befall empfänglich ist. Die Pflanzen werden über ihre
Varietät vor den Fungizid-Behandlungen in Blöcken geordnet und in
Bezug auf die Pflanzen willkürlich ausgewählt. Verschiedene Varietäten,
die für einen fungalen Befall empfänglich sind, werden unter Verwendung
des folgenden Protokolls getestet, das den Effekt von Zimtaldehyd
und/oder Coniferylaldehyd allein und in Kombination mit Tween 80
und/oder NaHCO&sub3; bewertet.
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Jeder Pflanze wird ein einzelnes Blattspray zum Ablaufen lassen nach der
Bewertung der fungalen Infektion verabreicht (nach Paulus und Nelson
(1988) Calif. Agric. 42: 15). Die Wirkungsvariable, die für jede Pflanze
aufgenommen wird, ist die fungale Infektions-Bewertung, basierend auf
der Paulus/Nelson (supra) Bewertungsskala. Pflanzen werden auf dieser
Skala genau vor und vier Tage nach der Behandlung bewertet.
Beispiel 2
Behandlung der Pitch Canker-Krankheit
(Fusarium subglutinans)
(a) In-vitro-Test
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Die Pitch Canker-Krankheit, die durch den Pilz Fusarium
subglutinans f. sp. pini verursacht wird, ist durch eine harzartige
Absonderung auf der Oberfläche von Trieben, Ästen, freiliegenden Wurzeln
und Baumstämmen von befallenen Bäumen gekennzeichnet. Der
Wirts- und geographische Bereich des Pitch Canker-Pathogens hat
sich stark vergrößert, seit es zuerst in Kalifornien 1986 entdeckt
wurde. Das Pathogen wurde kürzlich in Mexiko und Japan entdeckt.
Ein Verband von Engraver-Käfern (Scolytidae; IPS-Spezies) als Träger
für den Pitch Canker-Pilz wurde von Fox et al. (1991) Plant Dis. 75:
676-682 vorgeschlagen.
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Ein Bioassay, basierend auf der Hemmung des radialen Wachstums
von Fusarium subglutinans f. sp. pini wurde benutzt, um
verschiedene Aldehydformulierungen zu testen. Das Bioassay wurde auf eine
Doppelblind-Weise unter sterilen Bedingungen ausgeführt. Alle
Konzentrationen, die gegeben wurden, sind jene von bestimmten Lösungen
vor der Verdünnung in dem Agar. Acht ml der Testformulierung
wurde in 200 ml geschmolzenem 2%igem Kartoffel-Dextrose-Agar
(DIFCO) pipettiert und die Mischung wurde in 5 Plastik-Petrischalen
(25 ml-Schale) dispergiert. Die Testformulierungen von 5 ppm
Benomyl wurden als eine positive Kontrolle und steriles H&sub2;O wurde als
eine negative Kontrolle benutzt. Jeweils vier Platten wurden im
Zentrum mit einem Agarstempel, der von einer wachsenden PDA-Kultur
von Fusarium subglutinans f. sp. pini (isoliert SL-1, UCB) übertragen
wurde, für jede Testformulierung geimpft. Eine fünfte Platte wurde
ungeimpft als eine Kontrolle für gehemmtes Wachstum belassen.
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Alle geimpften und ungeimpften Platten wurden bei 18ºC für 5 Tage
inkubiert, wonach die Kolonie-Durchmesser gemessen wurden. Die
Ergebnisse wurden in der unten angegebenen Tabelle eingefügt. Je
größer die Kolonie war, desto weniger effektiv war die
Testformulierung. Kein Wachstum der Kolonie (Durchmesser = 0) zeigt eine
maximale Wachstumshemmung an.
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Die Ergebnisse zeigen, dass Konzentrationen von Zimtaldehyd in
einem Bindemittel (mit oder ohne Zugabe von Saponin) das radiale
Wachstum von Fusarium subglutinans hemmte, wie es 2%
Glutaraldehyd tat. Das radiale Wachstum wurde vollständig bei 12.500 ppm
gehemmt. (siehe Tabelle 1). Der Anstieg in dem radialen Wachstum,
der mit der Hinzufügung von Saponin gesehen wurde, kann auf den
wachstumsfördernden Eigenschaften beruhen, welche für Saponin
berichtet wurden.
(b) Behandlung von Monterey-Pinien-Samen
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Samen der Monterey-Pinie, von denen die Hälfte mit einer Stärke-
Dexta-Formulierung, die Zimtaldehyd und/oder Coniferylaldehyd, 10
bis 1000 ppm, enthielten, bestäubt sind, werden in Vermiculit
gepflanzt, in das eine Formulierung von Zimtaldehyd und/oder
Coniferylaldehyd, 10 bis 1000 ppm, hinzugemischt war. Eine Impfung von
Fusarium, welche die Pine Canker-Krankheit verursachen, wird zu
dem Vermiculit zu dem Zeitpunkt, an dem die Samen gepflanzt
werden, hinzugefügt. Samen in unbehandeltem Vermiculit werden als
Kontrolle benutzt.
Beispiel 3
Behandlung der Strawberry Red Core
(Phytophthora Fragariae)
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Die Strawberry Red Core-Krankheit wird durch den Pilz Phytophthora
fragariae Hickman verursacht, welche mittels infiziertem Pflanzmaterial
oder eines Bodens; der mit langlebenden Oosporen von infiziertem Debris
befallen ist, verbreitet wird. Verschiedene Formulierungen, die
Zimtaldehyd und/oder Coniferylaldehyd enthalten, werden wie folgt getestet:
Mazerierte Erdbeerwurzeln, die mit Phytophthora fragariae infiziert sind,
werden gründlich mit befallenem Kompost gemischt und es wird ermöglicht,
dass sie sich für 4 bis 6 Wochen zersetzen, um ein gut verrottetes
Impfmaterial für die Behandlung zu erzeugen. Dieses wird in 1 kg-Chargen
unterteilt und mit 1500 ml einer Testformulierung in verschiedenen
Konzentrationen gemischt (siehe Tabelle 2). Nach 10 Minuten der
Behandlung wird der Kompost unter Wasser aus dem laufenden Zapfhahn
der Kompost unter Wasser aus dem laufenden Zapfhahn auf einen 25
mm-Sieb für ein Minimum von fünf Minuten gespült, um alle Spuren der
Testformulierung zu entfernen. Der Kompost wird dann in 9-cm-
Durchmesser-Plastiktöpfen getan und mit 4 Erdbeerpflanzen pro Topf
bepflanzt. Fünf Töpfe werden für jede Behandlung benutzt. Die Pflanzen
lässt man in einem Raum mit einer kontrollierten Umgebung bei 50ºC und
18 Stunden Taglänge wachsen; der Kompost wird feucht gehalten, um
eine Infektion zu fördern. Die Töpfe werden auf Rosten angeordnet, um
eine Kreuzinfektion unter den Behandlungen zu vermeiden.
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Nach 9 Wochen werden die Erdbeerpflanzenwurzeln von Kompost
freigewaschen und auf Zeichen einer Infektion durch Schneiden der Wurzeln in
Längsrichtung und Suchen nach roten Stehlen und verrotteten oder
braunen Wurzeln untersucht. Alle Infektionen werden durch eine
Mikroskopuntersuchung von Wurzelstücken auf die Anwesenheit von Oosporen
der Phytophthora fragariae bestätigt.
Tabelle 1 Effekt von Aldehyden auf das radiale Wachstum
von Fusarium subglutinans f. sp. pini
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¹ Alle Zimtaldehyd-Formulierungen sind aufbereitet in 2% Tween 80,6% NaHCO&sub3;
Tabelle 2 Behandlungs-Protokoll
Tabelle 2 (Fortsetzung)
Beispiel 4
Behandlung von Zitrusfrüchten nach der Ernte
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Der Zweck dieses Experimentes ist es, die konservierende Aktivität von
Zimtaldehyd für Zitrusfrüchte nach der Ernte zu bewerten. Vierzig
California-Orangen werden willkürlich aus einer Warenlager-Charge nach der
Eliminierung von durch Erfrieren beschädigte Früchte ausgewählt. 20
Behandlungsorangen werden in einem Tank mit Seife und einer
Konzentration der Testformulierung behandelt, dann gewaschen und mit Seife
und Biocid gebürstet. Nach 5 Minuten werden die behandelten Früchte in
frischem Wasser gespült. Kontrollen werden nur mit frischem Wasser
gespült. Sowohl die behandelten als auch die unbehandelten Chargen
werden getrocknet (das Wasser wird von der Fruchtoberfläche entfernt).
Die behandelte Charge wird in einer Trommel mit 100 ml der
Formulierung besprüht, 10 Minuten luftgetrocknet, in einen Karton gepackt und in
einem vorübergehenden Lager platziert. Die Kontrollcharge wird in einer
Trommel mit 100 ml von destilliertem H&sub2;O besprüht, 10 Minuten
luftgetrocknet, in einen Karton gepackt und in einem vorübergehenden Lager
platziert. Nach zwanzig Tagen werden beide Chargen im Hinblick auf einen
physiologischen und pathologischen Defekt bewertet.
Beispiel 5
Behandlung von Untergrundgemüsen nach der Ernte
(Wurzeln, Knollen und Zwiebeln)
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Der Zweck dieses Experimentes ist es, die konservierende Aktivität von
Zimtaldehyd für Untergrundgemüse zu bewerten. Die essbaren Abschnitte
dieser Gruppe von Gemüsen entwickeln sich zumeist im Untergrund und
umfassen mehrere botanische Strukturen.
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- Wurzeln: Rübe, Karotten, Sellerie, Rettich, Meerettich,
Pastinake, Süßkartoffel, Maniok, Jicama;
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- Knollen: Kartoffeln, Jerusalem Artischocke, Yamwurzel;
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- Zwiebeln: Zwiebel, Knoblauch, Schalotte.
Verfahren
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Vierzig Knollen-Kartoffeln werden willkürlich aus Feldkörben ausgewählt.
Die Kartoffeln lässt man in einem Warenlager für sechs Tage nachreifen,
um die Bildung von Periderm zu sichern. Die Kartoffeln werden aus der
Reifung entfernt und in zwei Gruppen von jeweils 20 zum Testen
eingeteilt. Zwanzig Kartoffeln in einer behandelten Gruppe werden gewaschen,
dann mit 10 ml jeder Formulierung besprüht. Unbehandelte Kartoffeln
werden mit reinem H&sub2;O gewaschen. Behandelte und unbehandelte
Kartoffeln werden separat in eine Verbraucherverpackung gepackt und in eine
vorübergehende Lagerung gebracht. Die Kartoffeln werden beobachtet und
bewertet in Intervallen von 30, 60, 90 und 120 Tagen im Hinblick auf
einen pathologischen Defekt.
Beispiel 6
Verfahren zum Behandeln von Fruchtgemüse nach der Ernte
-
Das Ziel dieses Experimentes ist es, die konservierende Aktivität von
Zimtaldehyd auf Fruchtgemüse zu bewerten. Fruchtgemüse sind nicht
generell an eine Langzeitlagerung anpassbar. Ausnahmen sind die
Hartrinden-(Winter) Speisekürbisse und der Kürbis. Unreife Fruchtgemüse von
Interesse sind die Gemüse, Curcurbits (Weichrindenkürbis),
solanumartige Gemüse (Aubergine, Pfeffer, etc.), Okra und Zuckermais. Reife
Fruchtgemüse von Interesse sind Curcurbits (Kantalupe, Honeydew oder andere
Netzmelonen; Wassermelone, Hartrindenkürbisse und Kürbisse).
(Solanumartige Gemüse: reife grüne und strauchgereifte Tomaten, reife Pfeffer.)
Verfahren
-
Vierzig Fruchtgemüse-Tomaten (strauchreif) werden willkürlich aus
großen Behältern in einem Warenlager ausgewählt. Zwanzig behandelte
Tomaten werden mit klarem Wasser gespült, dann mit einem Spray von
100 ml der Testformulierung auf einem Rollenfördererabschnitt behandelt.
Zwanzig unbehandelte Tomaten werden mit 100 ml H&sub2;O auf
Rollenfördererabschnitten behandelt. Behandelte und Unbehandelte werden in
separaten Verpackungschalen (behandelt und unbehandelt) gesetzt und in
einer vorübergehenden Lagerung für 10 Tage gelagert. Die Tomaten
werden beobachtet und im Hinblick auf einen pathologischen Defekt bewertet.
Beispiel 7
Konservierungsaktivität von Zimtaldehyd
-
Das Ziel dieses Experimentes ist es, die konservierende Aktivität von
Zimtaldehyd auf blumigem, blättrigem und Stamm-Gemüse zu bewerten.
Die blättrigen, Stamm- und blumigen Gemüse werden durch die folgenden
Erzeugnisse repräsentiert (nicht darauf beschränkt):
-
- blättrige Gemüse: Salat, Kohl, Rosenkohl, Sellerie, Spinat, grüne
Zwiebeln, Witloaf Chicorée, Endivie;
-
- Stammgemüse: Spargel, Kohlrabi, Fenchel;
-
- blumiges Gemüse: Artischocke, Broccoli, Blumenkohl.
Verfahren (Beispiel eines blumigen Gemüses nach der Ernte: Blumenkohl)
-
Vierzig Köpfe Blumenkohl werden aus einer Warenlager-Charge
ausgewählt. Die Blätter werden von dem Blumenkohl geschnitten. Zwanzig
behandelte Köpfe werden mit 10 ml Testformulierung jeweils besprüht
und die Köpfe werden eingewickelt. Zwanzig unbehandelte Köpfe werden
mit 10 ml H&sub2;O besprüht und dann eingewickelt. Behandelte und
unbehandelte Köpfe werden in separate Boxen gesetzt und in einem
vorübergehenden Lager für 10 Tage gelagert. Die Köpfe werden an den Tagen 3, 6
und 10 auf pathologische Defekte beobachtet.
Beispiel 8
Behandlung von Schnittblumen nach der Ernte
Rosenwasserlösungs-Mikroben
-
Die Lebensdauer von Schnittblumen hängt von der Erhaltung eines Status
ausreichenden Wassers der Schnittblumen von dem Moment der Ernte,
bis die Blume im Haus verwelkt, ab. Die zwei kritischen Faktoren für den
guten Wasserstatus ist die Rehydratisierung nachdem Behandeln im
Trockenen und die Kontrolle der Vasenlösungs-Bakterien, wann immer
sich die Stiele im Wasser befinden. Obwohl eine Reihe kommerzieller
Biocide im Vasen-Konservierungsmittel für Schnittblumen benutzt
werden, ist keines besonders effektiv oder lang andauernd. Dieser Bioassay
testet die Möglichkeit des Verhinderns des Wachstums von Bakterien in
Vasenlösungen durch Verwenden einer Zimtaldehyd-Formulierung, welche
das Potential für einen neuen Typ von Vasen-Konservierungsmitteln und
Biocide für eine Schnittblumen-Vasenlösung besitzt.
Verfahren
-
Zwanzig frisch geschnittene Rosen (Hybrid tea) und zwanzig frisch
geschnittene Nelken (Dianthus caryophyllus) werden derart geschnitten,
dass sich 4 cm des Stiels über den oberen Ring einer Plastikbabyflasche
erstrecken. Die Blumen werden jeweils in separate Flaschen gesetzt, die
mit einem Klebestreifen an einem Gestell gesichert und mit sterilen
Babyflaschenauskleidungen versehen sind. Zehn jeden Typs von geschnittenen
Blumen dienen als Behandlungsgruppe, zehn als Kontrolle. Zu beiden
Blumengruppen werden 10 ml H&sub2;O gegeben. Behandelte Schnittblumen
erhalten einen Bereich der Formulierung von 20-50 ppm. Das Altern der
Schnittblumen wird beobachtet und aufgezeichnet.
Beispiel 9
Behandlung von später Trockenfäule (Phytophtora infestans)
-
Späte Trockenfäule beeinträchtigt Tomaten, Kartoffeln, Auberginen und
andere Pflanzen der Kartoffelfamilie: sie beginnt, wenn sich fungale
Sporen auf nassen Pflanzenoberflächen während Perioden milder Temperatur
niederlassen. Experimente zum Testen der Steuerung von Phytophtora
infestans werden unter Verwendung von Kartoffelsämlingen im
Gewächshaus ausgeführt. Pflanzen werden in dem zu erreichenden Gewächshaus
sprüh-geimpft unter Verwenden eines Isolats des Pathogens. Pflanzen
werden entweder vor oder nach der Impfung mit dem Pathogen unter
Verwenden eines Behandlungs-Protokolls wie jenes, das in Tabelle 2
gezeigt ist, einschließlich einer dritten Tafel zum Testen von α-
Hexylzimtaldehyd behandelt. Eine zusätzliche Behandlungsreihe unter
Verwenden einer ausreichenden Menge von Saponin anstelle des Tween
als ein Emulgator wird auch getestet. Die Behandlungseffekte werden zwei
und drei Wochen nach der Behandlung bewertet.
-
Da die meisten Nahrungsmittel für den menschlichen und tierischen
Verbrauch tierischen oder pflanzlichen Ursprungs sind und angesichts
der gegebenen bekannten Aktivität mikrobieller Toxine, ist es
wahrscheinlich, dass die Anwesenheit von mikrobiell erzeugten Toxinen, die vor der
Ernte oder nach der Ernte angesammelt werden und nach dem
Verarbeiten fortbestehen, mindestens teilweise für eine Vielzahl von
Gesundheitsstörungen, verbunden mit Mykotoxin-Kontamination, verantwortlich sind.
Durch Steuern von mikrobiellen Toxin-Gehalten in verzehrbaren
Produkten und jenen gefunden
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Da die meisten Nahrungsmittel für den menschlichen und tierischen
Verbrauch tierischen oder pflanzlichen Ursprungs sind und angesichts
der gegebenen bekannten Aktivität mikrobieller Toxine, ist es
wahrscheinlich, dass die Anwesenheit von mikrobiell erzeugten Toxinen, die vor der
Ernte oder nach der Ernte angesammelt werden und nach dem
Verarbeiten fortbestehen, mindestens teilweise für eine Vielzahl von
Gesundheitsstörungen, verbunden mit Mykotoxin-Kontamination, verantwortlich sind.
Durch Steuern von mikrobiellen Toxin-Gehalten in verzehrbaren
Produkten und jenen, die mit bestimmten Materialien, die in der Umgebung
gefunden werden, verbunden sind, können Krebs, Leberkrankheit und
andere Krankheiten, die mit einer Aufnahme von mikrobiellem Toxin mit
der Nahrung verbunden sind, verringert werden, insbesondere jene, die
mit dem Verbrauch von kontaminierten Getreide-Kornlebensmitteln und
Tierfutter verbunden sind und jene, die mit verarbeiteten Kornprodukten,
wie beispielsweise Kornsirup verbunden sind. Zusätzlich können
Labortier-Testprozeduren auch durch Steuern der Mykotoxine verbessert
werden, die mit TierNahrungsmitteln und bestimmten Testmaterialien, wie
beispielsweise Tabak, verbunden sind. Außerdem können durch Steuern
des Gehalts von mikrobiellem Toxin, das mit Tabak verbunden ist,
Krebsarten in Menschen, die mit Tabak-Kauen oder -Rauchen verbunden sind,
verringert werden.
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Toxische Metaboliten, die mit Materialien von Interesse verbunden sind,
umfassen jene, die durch Bakterien und/oder Pilze erzeugt werden und
insbesondere fungale Mykotoxine und andere sekundäre Metaboliten mit
ähnlichen Eigenschaften. Die Verfahren und Zusammensetzungen der
Erfindung sind besonders geeignet, den Gehalt eines oder mehrerer
Mykotoxine, die durch Pilze erzeugt werden, der Gattung Aspergillus,
Alternaria, Fusarium und Penicillinium zu steuern, und insbesondere jene Pilze,
welche ein oder mehrere Mykotoxine einschließlich Aflatoxine,
Fumonisine, Fusarsäure, TA/AAL-Toxine, Zearalenon und Trichothecen, 5-
Butylpicolinsäure und verwandte phytotoxische Pyridin-Derivate erzeugen.