Mikroverkapselung von Hopfenextrakt zur Entwicklung eines biologischen Pflanzenschutzmittels gegen den Falschen Mehltau

Microencapsulation of an extract from hop for the development of a biological plant protecting product against downy mildew

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus4-161104
  • Der Falsche Mehltau bedroht den ökologischen Anbau verschiedener Kulturen, wie Wein, Hopfen und einiger Obst- und Gemüsesorten. Zur Bekämpfung der Pflanzenkrankheit wurde bisher auf kupferhaltige Fungizide zurückgegriffen. Aufgrund der Anreicherung des Schwermetalls im Boden und seiner negativen Auswirkungen auf Vögel, Kleinsäuger und Regenwürmer fordert die Europäische Union eine Reduktion und zieht sogar ein Verbot in Betracht, sobald eine umweltfreundliche Alternative zur Verfügung steht. Damit weiterhin eine ökologische Produktion möglich bleibt, mussten neue wirksame Substanzen gefunden werden. Auf der Suche nach Alternativen konnte einem Extrakt aus den Dolden des Hopfens eineDer Falsche Mehltau bedroht den ökologischen Anbau verschiedener Kulturen, wie Wein, Hopfen und einiger Obst- und Gemüsesorten. Zur Bekämpfung der Pflanzenkrankheit wurde bisher auf kupferhaltige Fungizide zurückgegriffen. Aufgrund der Anreicherung des Schwermetalls im Boden und seiner negativen Auswirkungen auf Vögel, Kleinsäuger und Regenwürmer fordert die Europäische Union eine Reduktion und zieht sogar ein Verbot in Betracht, sobald eine umweltfreundliche Alternative zur Verfügung steht. Damit weiterhin eine ökologische Produktion möglich bleibt, mussten neue wirksame Substanzen gefunden werden. Auf der Suche nach Alternativen konnte einem Extrakt aus den Dolden des Hopfens eine fungizide Wirkung gegen den Falschen Mehltau nachgewiesen werden. Damit der hochviskose, schlecht wasserlösliche und instabile Extrakt als Pflanzenschutzmittel eingesetzt werden kann, müssen die Produkteigenschaften an die Anwendung angepasst werden. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wurde die Mikroverkapselung als Formulierungsmethode gewählt, um den Hopfenextrakt in ein anwendbares und wirksames Pulver zu verwandeln, das einen möglichst lange anhaltenden Schutz bieten soll. Mithilfe der Sprüherstarrung wurden die Wirkstoffe in Lipid-Matrixkapseln eingebaut. Additive, wie Emulgatoren, Dispergiermittel und Antioxidantien, wurden verwendet, um die Kapseleigenschaften für die Anforderungen im Pflanzenschutz zu optimieren. Anhand von Blattscheibenversuchen konnte gezeigt werden, dass die entwickelten Kapselprototypen eine Infektion mit dem Schaderreger verhindern können. Die Untersuchungen lieferten den Beleg, dass mithilfe der Mikroverkapselung ein vielversprechendes biologisches Pflanzenschutzmittel aus dem Hopfenextrakt entwickelt wurde, welches in Zukunft Kupfer ersetzen könnte.show moreshow less
  • The plant disease downy mildew threatens the organic production of numerous food plants, such as grapevine, hops and some fruits and vegetables. Today the only available fungicides in organic farming are based in copper. However, due to its accumulation in soils and negative effects on birds, small mammals and earthworms, the European Union demands a reduction of the heavy metal and even considers a ban, if an environmentally friendly alternative is found. Therefore, a new substance must be discovered or else the organic production of mentioned foods is in jeopardy. During the investigation of possible alternatives, an extract from hop cones was reported to have a fungicidal effect againstThe plant disease downy mildew threatens the organic production of numerous food plants, such as grapevine, hops and some fruits and vegetables. Today the only available fungicides in organic farming are based in copper. However, due to its accumulation in soils and negative effects on birds, small mammals and earthworms, the European Union demands a reduction of the heavy metal and even considers a ban, if an environmentally friendly alternative is found. Therefore, a new substance must be discovered or else the organic production of mentioned foods is in jeopardy. During the investigation of possible alternatives, an extract from hop cones was reported to have a fungicidal effect against downy mildew. However, to use the highly viscous, poorly water soluble and unstable extract as a plant protecting agent, its product properties need to be adapted to the application. The formulation method of microencapsulation was used in this research project in order to transform the hop extract into an applicable and highly active powder, which should provide a long-lasting effect. Using the spray congealing process, the active ingredients were encapsulated into a solid lipid matrix particle. Adjuvants, such as emulsifiers, dispersing agents and antioxidants, were included into the capsule to optimize the product features for its use in plant protection. Finally, leaf-disc-assays showed, that the developed capsule-prototypes can prevent an infection with the pathogen completely. Thereby it could be proven that microencapsulated hop extract is a promising plant protecting agent against downy mildew that might be able to replace copper in the future.show moreshow less

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Metadaten
Author:Christoph RuppORCiD
Persistent identifiers - URN:urn:nbn:de:bvb:29-opus4-161104
Persistent identifiers - DOI:https://doi.org/10.25593/978-3-96147-395-3
ISBN:978-3-96147-395-3
Series (Volume number):FAU Forschungen, Reihe B, Medizin, Naturwissenschaft, Technik (37)
Publisher:FAU University Press
Place:Erlangen
Referee:Eberhard Schlücker, Geoffrey Lee
Advisor:Eberhard Schlücker
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of publication:2021
Date of online publication (Embargo Date):2021/03/28
Publishing Institution:FAU University Press
Granting institution:Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Technische Fakultät
Acceptance date of the thesis:2020/11/18
Release Date:2021/03/29
Tag:Formulierungstechnik; Humulone; Lupulone; Matrixkapsel; Sprüherstarrung
SWD-Keyword:Mikroverkapselung; Hopfenextrakt; Formulierung; Biologischer Pflanzenschutz; Xanthohumol; Humulon; Lupulon; Falscher Mehltau
Length/size:xi, 156 Seiten
Notes:
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-394-6
Institutes:Technische Fakultät
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 63 Landwirtschaft / 632 Schäden, Krankheiten, Schädlinge an Pflanzen
6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 66 Chemische Verfahrenstechnik / 660 Chemische Verfahrenstechnik
open_access (DINI-Set):open_access
Collections:Universität Erlangen-Nürnberg / FAU University Press
Licence (German):Creative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International