Комплексное эколого-химическое обследование по международным стандартам «Органик» хозяйства — экспортера и обоснование целесообразности производства органической продукции в условиях юга России

Титульный лист и исполнители

РЕФЕРАТ

Отчет 158 с., 1 ч., 69 рис., 22 табл., 3 прил.

Название темы: КОМПЛЕКСНОЕ ЭКОЛОГО-ХИМИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ПО МЕЖДУНАРОДНЫМ СТАНДАРТАМ «ОРГАНИК» ХОЗЯЙСТВА-ЭКСПОРТЕРА И ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ОРГАНИЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ В УСЛОВИЯХ ЮГА РОССИИ

Ключевые слова: органическое сельское хозяйство, безопасность продукции, растениеводство, токсиканты, тяжелые металлы, органическая продукция, качество сырья, экологическая оценка.

Объект исследования: Почва, сельскохозяйственная продукция производства Общества с ограниченной ответственностью «Эфирмасло», село Русаковка Белогорского района Республики Крым.

Цель работы: изучить и показать широкому кругу сельхозпроизводителей целесообразность перехода на органическое сельское хозяйство, дать объективную оценку результатов одного из самых длительных опытов (10 лет) органического земледелия и выявить дополнительные ресурсы экономически успешного хозяйства-экспортера зерновых и эфиромасличных культур, сертифицированного по международным стандартам ЕС и США.

Описание проделанной работы и ее результаты.

Проведено обследование шести полей в ООО «Эфирмасло», оценка почвенного плодородия на основании данных хозяйства и анализов выборочных образцов (рН, гумус, калий, фосфор, макро- и микроэлементы, баланс водного режима). Проведена оценка степени засоренности полей, продуктивность, урожайность пшеницы и лаванды, исследован биохимический состав товарного качества урожая сельскохозяйственных культур на примере зерна пшеницы и лаванды (белок, сухое вещество, общий жир, ненасыщенные жирные кислоты, элементный состав, химический состав эфирного масла и т.д.). Предложены рекомендации по увеличению содержания в почве фосфора и подвижных форм макро- и микроэлементов. Изучены энергетические характеристики урожая при органическом производстве в сравнении с традиционным. Показано, что урожайность пшеницы, выращенной по технологии органического и традиционного земледелия практически одинаковы, но органика превосходит по биохимическим показателям: увеличивается содержание сырого протеина с 9,79 % до 15,7 % и особых клейковинных белков c 10,6 % до 25,1%. Это обуславливает улучшение хлебопекарных характеристик получаемой продукции, улучшение качества хлеба, выпекаемого из пшеничной муки. Результаты хроматографического анализа эфирного масла лаванды за 2013-2018 годы свидетельствуют о его высоком качестве, не уступающем французскому маслу. В эфирном масле лаванды производства ООО «Эфирмасло» присутствует до 53 компонентов, придающих маслу специфический Крымский аромат и являющихся доказательством происхождения масла именно из этого региона. Эфирное масло лаванды соответствует требованиям ГОСТ по максимальным показателям. Предложены рекомендации по увеличению сбора эфирного масла лаванды.

Результаты анализа использованы в образовательном процессе при обучении магистров по программе «Химико-токсикологический анализ и оценка объектов агросферы» и аспирантов при практическом применении физико-химических методов анализа в токсико-экологической экспертизе, методам оценки качества растениеводческой органической продукции, в том числе эфиромасличной. Разработан проект методических рекомендаций по выращиванию эфиромасличных культур в условиях южных регионов страны на примере лаванды, которые необходимы при подготовке экспертов по контролю и сертификации органического сельскохозяйственного производства, органического сырья и органической продукции.

Разработана база данных «Кинетические параметры термодеструкции биологических образцов по данным термического анализа».

По теме данного исследования было опубликовано 8 работ.

ВВЕДЕНИЕ

«Недостаток знаний нельзя заменить избытком удобрений»

(акад. Д.Н. Прянишников)

Что важно сегодня в интенсивно развивающемся органическом земледелии? Органическое (экологическое) агропроизводство должно использовать возобновляемые ресурсы в локально организованных сельскохозяйственных системах. Основная задача, которую необходимо решать сельхозтоваропроизводителям, которые занимаются органическим производством на современном этапе – это сохранить баланс питательных веществ, прежде всего, по азоту, фосфору и калию, а также микроэлементам.

С целью ограничения применения не возобновляемых ресурсов для снабжения посевных площадей питательными веществами должны использоваться отходы и побочные продукты растительного и животного происхождения. Это достаточно проблематично, поскольку животноводческие хозяйства в редких случаях располагаются вблизи растениеводческих хозяйств для организации совместного сотрудничества. Перевозка на большие расстояния отходов животноводства практически невозможна.

Органическое (экологическое) растениеводство должно вносить вклад в сохранение и улучшение плодородия почвы и в предотвращение её эрозии. Растения должны получать питательные вещества преимущественно через экосистему почвы, а не из вносимых в почву растворимых удобрений.

Центральными элементами в системе экологического растениеводства являются забота о плодородии почвы, выбор подходящих видов и сортов, многолетний севооборот, повторное использование органического сырья и агротехники. Многолетний севооборот, если это касается сельхозпредприятий, выращивающих эфиромасличные культуры, как в нашем случае – лаванду, невозможно применить. Тогда надо использовать приемы совместного выращивания некоторых сельскохозяйственных культур, дополняющих друг друга и обогащающих почву макроэлементами. Необходимо помнить, что дополнительные удобрения, улучшители качества почвы и средства защиты растений должны применяться лишь в том случае, если их использование совместимо с целями и основными положениями экологического производства.

При этом переработанная экологическая продукция должна производиться с помощью методов переработки, гарантирующих экологическую целостность и сохранение определяющих качественных признаков продукции на всех стадиях производственной цепочки.

Таким образом, цель органического земледелия — производство высококачественной продукции. Чем выше качество продукции, тем выше ее цена. Это важная составляющая для экспорта продукции органического производства. При этом важно иметь ввиду, что при проведении контроля равноценности импортируемой продукции должны учитываться международные стандарты Продовольственного кодекса (Codex Alimentarius).

РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева активно включился в научно-прикладные исследования, проводимые по теме органического сельского хозяйства. Это определяется тем, что Тимирязевка с момента своего основания в 1865 году и до наших дней подтверждает, что:

• обладает компетентностью, имеет хорошее оснащение и располагает инфраструктурой, необходимой для выполнения задач,
• располагает достаточным количеством соответствующе квалифицированных и опытных сотрудников,
• независим и свободен от любых конфликтов интересов в отношении вверенных ему задач.

Тимирязевка имеет многолетний (с 30-х годов ХХ века акад. Н.Я. Демьянов) опыт работы с эфиромасличными культурами. Н.Я. Демьянов по праву считается основателем эфиромасличной промышленности в Крыму, разработавшим основные приемы и технологии выделения эфирных масел из растений.

Тимирязевка имеет многолетний образовательный опыт подготовки специалистов и переподготовка кадров. С 2010 года на кафедре химии факультета Почвоведения, агрохимии и экологии реализуется магистерская программа «Химико-токсикологический анализ и оценка объектов агросферы», читается дисциплина «Органическое сельское хозяйство и качество продукции».

В чем может и должно быть преимущество органического сельского хозяйства перед традиционным. Это тесная связь всех участников агроэкосистемы (рисунок 1):

Рисунок 1 – Взаимосвязь участников агроэкосистемы в органическом производстве

Россия сегодня имеет все шансы стать ведущей в области производства эфиромасличной продукции. В настоящее время страна ежегодно импортирует около 400 тонн различных эфирных масел и 300 тысяч тонн их синтетических заменителей. Они используются в парфюмерной, косметической, пищевой, фармацевтической промышленности, а также при производстве бытовой химии.

На рынке косметических средств, центральным сегментом являются продукты, предназначенные для ухода за кожей (это более 30% всего косметического рынка). Ежегодный рост развития общемирового рынка с 2004 года составляет 3,6 – 5,0 %. Второй по объему сегмент рынка косметики — это средства по уходу за волосами – более $83 млрд. Центральное место в сегменте занимают шампуни (их доля рынка более $25,7 млрд) [1].

Среди косметических брендов-лидерах пятерка лидеров выглядит так: первое место занимает L’Oreal (более $10,7 млрд.), второе место занимает Avon (более $10,7 млрд.), третье место Pantene (более $6,1 млрд.), четвертое место Nivea (более $6,08 млрд.), пятое место Dove (более $5,9 млрд.) [1].

Интенсивно развивается сегмент органики как натуральных косметических продуктов. Это связано с тем, что после ежедневного применения продуктов синтетической химии у населения все чаще стали проявляться аллергические реакции. В связи с этим, большое внимание они стали уделять составу косметики. По прогнозам аналитиков, рынок такой натуральной косметики в 2018 году превысил $11,0 млрд и далее прогнозируется ежегодный рост [2].

За последние 5 лет растет число новых косметических продуктов – «зеленой» косметики. В год более 250 новых органических компонентов регистрируется и проходит сертификацию в ассоциации Ассамблеи производителей натуральной и органической косметики NATRUE (всего зарегистрировано более 3 800 средств).

Россия отстает от стран лидеров — производителей натуральных косметических средств. Их доля на национальном рынке косметики составляет всего около 1%.

Только мировой рынок косметики в 2018 году составил $507,75 млрд, а к 2025 году, по оценкам аналитиков, он достигнет $760 млрд, увеличившись на 5,9%. При этом 39% рынка приходится на косметику для кожи, 21% — косметику для волос, 19% — декоративную косметику, 11% — парфюмерию, 10% — средства личной гигиены [3,4].

Таким образом, развитие эфиромасличной промышленности в Крыму и южных регионах страны представляется важной и своевременной задачей, особенно при выращивании высококачественной продукции по технологии органического земледелия, цена на которую превышает в несколько раз продукцию, выращенную по традиционным агротехнологиям.

Для оценки возможности перехода сельскохозяйственного предприятия на технологию «органик» необходимо понять в какой мере поля предприятия соответствуют требованиям органического земледелия, прежде всего, по содержанию в почве пестицидов, тяжелых металлов, оценить плодородие почвы, провести оценку содержания макро- и микроэлементов, подобрать сельскохозяйственные культуры, ввести их в севооборот, оценить многие другие сопутствующие факторы.

В связи с вышеизложенным, цель настоящего исследования состояла в том, чтобы на примере сельскохозяйственного предприятия ООО «Эфирмасло», работающего более 10 лет в системе органического производства, показать широкому кругу сельхозпроизводителей целесообразность перехода на органическое сельское хозяйство, дать объективную оценку результатов одного из самых длительных опытов органического земледелия, выявить дополнительные ресурсы экономически успешного хозяйства-экспортера зерновых и эфиромасличных культур, сертифицированного по международным стандартам ЕС и США.

 

 

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.1 Характеристика ООО «Эфирмасло»

Предприятие «Эфирмасло» располагается в селе Русаковка Белогорского района Республики Крым (рис.2). Сегодня площадь обрабатываемых земель в ней составляет 807 га, из которых 288 га являются пашней, а 519 га приходятся на многолетние насаждения лаванды.

Рисунок 2 – Расположение сельскохозяйственного предприятия ООО «Эфирмасло» в Крыму.

Продукция предприятия имеет сертификат Organic (рис.3-5) в соответствии с требованиями стандартов ЕС (EU) и США (NOP).

Рисунок 3 – Сертификат европейский ООО «Эфирмасло»

Рисунок 4 – Сертификат американский ООО «Эфирмасло»

Рисунок 5 – сертификат европейский ООО «Эфирмасло»

В 2014 году компания стала победителем всероссийского конкурса «Национальная экологическая премия имени В.И. Вернадского» в номинации «Экология в сельском хозяйстве. Экопродукция».

В целях уменьшения загрязнения земель выбросами сельскохозяйственной техники, работающей на отечественных горюче-смазочных материалах, с 2010 по 2014 год в хозяйстве было налажено собственное производство биодизеля из отходов соседних птицефабрик — из куриного жира. Специальное оборудование для этого процесса было собрано сотрудниками предприятия самостоятельно.

Основными эфиромасличными культурами на предприятии — лаванда и шалфей мускатный, однако используется и зерновой клин, в состав которого входят озимые — пшеница мягких и твердых сортов, рожь и спельта, а также яровые — полба и овес голозерный. В обязательном порядке в севооборот включается черный пар. По мнению специалистов компании, четырехпольная схема не является оптимальной, поскольку в ней отсутствует бобовая составляющая в качестве естественного накопителя азота в почве.

Рекомендации. В 2020 году в яровой сев использовать нут.

К подбору семян применяется особенный подход, так как земли предприятия находятся в сложном регионе с континентальным климатом, для которого характерны холодные зимы с морозами до –30ºС и жаркое лето, когда температура воздуха может достигать +50ºС. При этом среднегодовая норма осадков в хозяйстве составляет лишь 280–300 мм. Условия выращивания осложняются еще и широким разнообразием почв по плодородию и структуре, которые в большей части представлены предгорными карбонатными черноземами на основе известняков и мергелей. Основной механический состав почв — тяжелые, средние и легкие суглинки, сильно щебенчатые. Содержание гумуса колеблется от 2,2 до 3,5%, реакция почвенного раствора — от 8,2 до 8,9 единицы, то есть щелочная.

В хозяйстве длительное время велась работа по подбору сортов зерновой группы, в частности, пшеницы и ржи, а также шалфея мускатного. В результате были выбраны семена, изначально по своим генетическим признакам подходящие к почвам предприятия и дающие при применении листовых подкормок в период вегетации хорошие результаты по урожайности и качеству зерна. При подборе сортов особое внимание уделялось и другим важным характеристикам культур — морозо- и засухоустойчивости, а также достаточному уровню продуктивности по низкому агрофону при отсутствии химических препаратов. Проведенные в компании опыты по посеву нестандартных для региона культур, в частности, овса голозерного и ржи, дали положительные результаты, позволили сделать вывод, что данные растения имеют право на выращивание в этой климатической зоне с определенной погрешностью по уровню урожайности, но не по качеству зерна. Сейчас на предприятии осуществляется подбор препаратов для обработки семян.

Подготовка полей перед зимой основывается на индивидуальном подходе к каждому конкретному полю. Маленький горизонт плодородного слоя на землях предприятия не позволяет использовать стандартные методики, поэтому все участки обрабатываются по собственным схемам. Они предполагают либо безотвальную обработку, либо мелкую лущевку на определенную глубину. На землях, по севообороту идущих под высев шалфея мускатного, применяются вспашка и последующая разделка почвы под посев. Какие-либо другие специфические мероприятия по подготовке полей перед зимой в органическом земледелии отсутствуют.

На разных стадиях вегетации сельскохозяйственных культур предприятие также практикует механическую обработку почвы. Для этого используются стандартные агрегаты, подбирающиеся под конкретные задачи, поскольку специальной почвообрабатывающей техники именно для органического земледелия на данном этапе не существует. Зубчатые и ротационные бороны применяются на культурах сплошного сева до фазы их кущения и на начальном периоде развития сорняков. По шалфею мускатному применяют междурядные культивации до смыкания рядов. Остальные работы по подготовке почв ведутся между уборкой и посевом. На примере 4-х полей на рисунке 6 представлен вариант севооборота с 2011 по 2017 годы.

№ поля	Площадь, га	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017
38	20,6	шалфей 3 год	озимая пшеница	овес	озимый ячмень	шалфей 1 год	шалфей 2 год	шалфей 3 год
55	44,9	яровой ячмень	озимая пшеница	шалфей 2 год	шалфей 3 год	озимый ячмень	озимая пшеница	шалфей 1 год
175	40,0	лаванда	черный пар (30 га)	озимый ячмень (30 га)	озимый ячмень	озимая пшеница	шалфей 1 год (33 га), черный пар (7 га)	шалфей 1 год (33 га), черный пар (7 га)
177	20,5	лаванда	лаванда	лаванда	лаванда	лаванда	лаванда	черный пар

Рисунок 6 — Севооборот на некоторых полях ООО «Эфирмасло»

Основные средства и методы борьбы с вредителями и сорняками в органическом сельском хозяйстве — соблюдение севооборота и механические обработки. Первый способ позволяет предупредить возникновение заболеваний и является профилактикой против различных вредных насекомых и сорных растений, а второй — помогает эффективно их уничтожать, для чего обычно проводится до семи обработок на одном поле за полный цикл выращивания культур.

Борьба с сорняками является основной и самой затратной частью в органическом земледелии, так как применение пестицидов и любых других химических средств защиты растений запрещено. Поэтому для этих целей предприятие использует в севообороте черный пар, в период которого поля многократно механически обрабатываются — проводятся дискование, культивация и боронование. Подобное решение позволяет контролировать распространение одного из самых коварных и трудно удаляемых однолетних сорняков — эгилопса цилиндрического (Aegilops cylindrica). Сегодня не существует даже химических средств, которые бы были способны уничтожить данное растение. Оно является естественным конкурентом пшеницы за питательные и водные запасы в почве, поэтому его наличие на посевах этой культуры приводит к снижению ее урожайности и качества зерна, которое очень трудно очистить от данного сорняка. Остальные вредные растения, в том числе мак, василек, щирица, сурепка, дикий лук, осот розовый и подмаренник цепкий, в основном уничтожаются при ранневесеннем бороновании посевов. Оставшиеся после такой обработки сорняки убираются вместе с сельскохозяйственными культурами, зерно которых впоследствии обрабатывается на семяочистительных машинах на складах.

В борьбе с сорняками и вредителями компания применяет собственные производственные приемы, касающиеся методик обработки и основанные на десятилетнем опыте выращивания органической продукции.

На посевах компании многие заболевания, в частности сетчатые пятнистости, септориоз колоса, ржавчины, мучнистые росы, не переходят критического порога вредоносности, а корневые гнили в течение многих лет вообще не фиксировались по причине малого количества влаги в период вегетации растений. Сегодня у предприятия пока отсутствуют схемы бактериологической борьбы с болезнями, но ведется активный поиск препаратов и технологий, которые бы позволили работать превентивно.

ФГБНУ «ВНИИ биологической защиты растений» провело отбор грунта на нескольких полях предприятия для изучения почвенной микробиоты с целью понять, что происходит в ней в результате многолетнего возделывания сельскохозяйственных культур в соответствии с самыми строгими стандартами органического земледелия, поскольку почва — один из важнейших ресурсов получения высококачественного урожая. Итоги проведенного агрохимического анализа показали, что почва не потеряла свое плодородие за последние 10 лет [5]. Следовательно, систему органического производства экологически безопасной продукции можно отнести к устойчивому земледелию с восполняемым ресурсом, несущим реальную пользу людям и экосистемам.

Отмеченные положительные результаты по почвенному плодородию необходимо постоянно уточнять, отслеживать динамику изменения показателей свойств почвы и продукции. Отмеченные тенденции по постоянству и даже некоторому увеличению содержания органического вещества, наблюдаемое на полях ООО «Эфирмасло», могут происходить за счет запашки соломы от зерновых культур. Кроме того, при выращивании растений с глубокой корневой системой и высокой растворяющей способностью, например, ржи и лаванды, возможен переход труднодоступных фосфатов и части необменного калия в обменную форму по мере истощения запасов этих элементов. Однако, это надо доказывать исследованиями по массопереносу фосфора. Объяснить данный факт можно также тем, что почва при выращивании таких культур, может подкисляться вследствие выделения ионов водорода из корневых волосков в корнеобитаемый слой.

Почвы на полях предприятия представлены преимущественно карбонатными черноземами, характеризующимися высокой биологической активностью, поэтому увеличение содержания в них подвижного фосфора можно объяснить его переходом из органических соединений в минеральную форму. (Обычно черноземы южные карбонатные содержат 148 мг / 100 г почвы валового фосфора и 75 мг / 100 г почвы — органического, то есть 50,7% от количества первого. Растительные остатки также богаты этим элементом, который переходит в доступную форму после минерализации их микрофлорой. Кроме того, черноземы относятся к почвам с большим запасом необменного и обменного калия и с хорошей подвижностью первого).

На рисунке 7 представлены данные по содержанию подвижного фосфора в почвах.

а)	б)

Рисунок 7. Распределение полей по содержанию подвижного фосфора (а) и обменного калия (б) в почвах полей ООО «Эфирмасло»

Распределение полей по степени кислотности почв представлено на рис.8.

Рисунок 8 — Распределение полей по степени кислотности почв ООО «Эфирмасло»

 

Проведенные исследования почв предприятия показали, что 65% из них являются сильнощелочными.

Основной проблемой на полях ООО «Эфирмасло» остается критически низкая концентрация фосфора. Сегодня, к сожалению, нет хороших, разрешенных к использованию в органическом земледелии, фосфорсодержащих препаратов. Внесение азот- и фосфорфиксирующих бактерий не принесло никаких результатов в связи с малым содержанием влаги в почвах в момент их применения.

Рекомендация: надо применять препараты сразу же после дождей.

При этом на предприятии все равно основу системы питания культур составляет естественное плодородие земель, а улучшение их структуры осуществляется при помощи внесения органических остатков с применением деструкторов стерни и немедленной их заделкой в почву. Помимо этого, практикуются листовые подкормки в период вегетации растений препаратами, разрешенными органами сертификации Organic. Любое используемое средство, как и всякое действие, в органическом сельском хозяйстве должны быть согласованы с инспектором и зафиксированы документально.

Известно, что урожайность на предприятиях, реализующих принципы органического сельского хозяйства, обычно в первые пять лет существенно меньше, чем там, где используется традиционное земледелие. Однако после грамотного подбора сортов, схем и доз применения природных подкормок продуктивность культур и качество зерна оказываются не ниже, чем в традиционных соседних организациях. Так, в компании «Эфирмасло» урожайность пшеницы составляет 20–35 ц/га, а ее зерно соответствует III классу. Содержание клейковины составляет 24–28%, белка — 11,5–13%, ИДК — 70–90 единиц. Это подтверждается результатами 2019 года, приведенными в последующих разделах отчета.

В 2018 году предприятие начало производство органической муки грубого помола из собственного зерна. Ее планируется реализовывать в основном на внутреннем рынке, что обусловлено идеологическими соображениями — именно граждане нашей страны должны в первую очередь есть здоровую продукцию.

Безусловно, компании приходится сталкиваться с некоторыми трудностями при осуществлении своей деятельности. Одна из них — доведение полученного зерна до товарной кондиции по чистоте. Наличие некоторого количества сорных примесей вынуждает проводить многоразовую доочистку сырья на различных машинах, однако далеко не всегда полученный результат удовлетворяет специалистов, а объем отходов может превышать 20% от собранного урожая.

Серьезной и до сих пор нерешенной проблемой является хранение продукции и борьба с амбарными вредителями. Применение частой механической перекидки зерна и продувание буртов с помощью вентиляционного устройства лишь на время сдерживают заражение сырья долгоносиком и амбарной молью. По этой причине подобные операции приходится проводить несколько раз. Хранение готовой продукции в органическом сельском хозяйстве также жестко регламентируется. К примеру, обработка складов может осуществляться только препаратами природного происхождения, например, гашеной известью.

Реализация принципов органического сельского хозяйства привела к положительному изменению экосистемы в районе расположения предприятия. В результате многократного увеличения численности куропаток, перепелок, фазанов, зайцев и прочих возросло количество пернатых — соколов, кобчиков, сов, орланов, и хищников — волков, лис и других. Участились визиты диких кабанов, о чем свидетельствуют множественные следы перекопанной земли. В находящемся на территории компании водоеме площадью 8,2 га (рисунок 9)

Рисунок 9 – водоем площадью 8,2 га в ООО «Эфирмасло»

за последние четыре года стали появляться серые цапли, журавли, дикие гуси и утки, а также расплодились раки и пресноводные черепахи.

Данные явления обусловлены увеличением кормовой базы, представленной для травоядных насекомыми, злаковыми дикоросами, в достаточном объеме распространившимися по причине отсутствия химических обработок полей, и пожнивными остатками, а для хищников — большим количеством первых представителей экосистемы.

Проект реализуется на территории села Русаковка, в Белогорском районе Республики Крым. Площадь обрабатываемых земель составляет 807 га, из них – 288 га пашня, 519 га многолетние насаждения лаванды. За период с 2011 по 2014 годы произведено 1269 тонн органического зерна. Урожаи 2011-2014 были реализованы третьим лицам в виде зерна, урожай 2017 года был переработан на органик-продукт (мука, крупа и др. продукцию) для российских потребителей. Ведется поиск партнеров. Также за период с 2011 по 2014 годы выращено 1928 тонн органического сырья лаванды и 3750 тонн органического сырья шалфея мускатного [6]. Эфиромасличные растения на данном этапе развития предприятия являются основной культурой, дающей максимальный доход.

Результаты исследования в рамках выполнения данного проекта поможет участнику агропромышленного биотехнологического кластера Республики Крым ООО «Эфирмасло» в ближайшей перспективе расширить рынки сбыта и увеличить объем производства органик-сертифицированных эфирных масел в Республике Крым.

1.2 Объекты и методы исследования

1.2.1 Объекты исследования

Лаванда. Ботаническая характеристика.

Лаванда настоящая, лаванда узколистная (Lavandula officinalis Chaix., Lavandula vera D.C., Lavandula angustifolia Moench.) родом из Средиземноморья. Представляет собой небольшой кустарник с фиолетово-голубыми цветками, из которых паровой дистилляцией или обработкой растворителями получают эфирное масло.

Существуют несколько подвидов настоящей лаванды, растущих в определенных регионах и предпочитающих определенную высоту над уровнем моря. Эфирное масло из них различается по ароматическим свойствам и химическому составу и, в конечном счете, по качеству.

Lavandula officinalis Chaix. var. delphinensis Jord. Невысокая форма, растущая до высоты 1300 м над уровнем моря. Из-за способности расти на большой высоте иногда называется «горная лаванда». Из этой разновидности производят масло высшего качества.

Lavandula officinalis Chaix. var. fragrans Jord. Средняя по высоте форма, растущая до высоты 500 м над уровнем моря. Дает масло более низкого качества, но вполне удовлетворяющее коммерческим потребностям.

Исследование проведено на полях, где выращивают лаванду ( Lavandula angustifolia Mill. ). В государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию (2017 год) были внесены следующие сорта лаванды с кодами:

• код 8557222 сорт Вдала с 2014 года,
• код 5800510 сорт Вознесенская 34 с 1962 года,
• код 8557223 сорт Изида с 2014 года,
• код 7402260 сорт Ранняя с 1980 года,
• код 8703965 сорт Синева с 2014 года,
• код 5800137 сорт Степная с 2014 года,
• код 9801073 сорт Южанка с 1998 года.

Кроме того, исследования проведены и с использованием пшеницы. Изучена пшеница мягкая озимая (Triticum aestivum L.), сорт Есаул, внесена с 2006 года в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию (код №9705649).

В наших исследованиях на полях ООО «Эфирмасло» был использован сорт лаванды Степная.

Характеристика полей ООО «Эфирмасло» представлена на рисунке 10

Рисунок 10 – Схема полей ООО «Эфирмасло» для исследования

1.2.2 Методы исследования

Проведено изучение следующих показателей:

Окраска почвы – зависит от входящих в нее соединений. Гумусовые вещества придают черный цвет и темно-коричневый, оксиды кремния, СаСО₃ – светлый, оксид железа – красный.

Гранулометрический состав: легкие (песчаные и супесчаные), средние (легко и среднесуглинистые) и тяжелые. Механические элементы – фракции по размерам: более 1 мм – каменистая часть, менее 1 мм – мелкозем. В мелкоземе 1,0 – 0,01 мм – это физический песок, менее 0,01 мм – это физическая глина, менее 0,0001 мм – коллоиды. Комочки более 10 мм – глыбистая структура, 0,25-10 мм – это макроструктура, менее 0,25 мм – микроструктура.

Органическое вещество почвы – неразложившиеся остатки растений, микроорганизмов и гумус. В состав гумуса входят гуминовые и фульвокислоты и др. органические вещества.

Плотность твердой фазы – это отношение массы твердой фазы почвы (почвенных частиц определенного объема к массе того же объема воды при 4оС). Плотность твердой фазы минеральных почв 2,4-2,8 г/см³. Торфяных 1,4-1,8 г/см³.

Плотность почвы – отношение массы абсолютно сухой почвы, взятой без нарушения природного сложения, к ее объему. Она характеризует плотность сложения почвы и степень ее рыхлости. Для гумусовых горизонтов плотность почвы 0,9-1,3 г/см3.

Пористость общая – суммарный объем пор между почвенными частицами и комочками почвы, выраженный в % к общему объему почвы. Она подразделяется на капиллярную и некапиллярную. Капиллярная пористость – объем всех мельчайших пор (менее 0,1мм), заполняемых водой. Капиллярные поры сосредоточены внутри почвенных агрегатов и удерживают доступную растениям влагу. Оптимально: общая пористость 55%, капиллярная 30%, некапиллярная 25%.

Водоудерживающая способность почвы – свойство удерживать от стекания под действием капиллярных и сорбционных сил то или иное количество влаги. Она характеризуется величинами гигроскопической влажности и влагоемкости. Влага, поглощенная почвой из воздуха, называется гигроскопической. Наибольшее количество парообразной воды может поглотить почва, если насыщенность воздуха водяными парами 100%. Эта величина называется максимальной гигроскопичностью. Гигроскопическая вода недоступна для растений.

ГОСТ 26205-91 Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Мачигина в модификации ЦИНАО [7].

ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки [8].

Наблюдения, анализы и учеты проводились согласно общепринятым методам полевых и лабораторных исследований по почвоведению.

Изучали следующие характеристики почвы в соответствии с НТД [9]:

— плотность твердой фазы почвы – пикнометрически (А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина, 1986);

— общая порозность – методом расчета по Н.А. Качинскому (А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина, 1986);

— общая и гигроскопическая влажность почвы – термостатно-весовым методом (А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина, 1986);

— гранулометрический состав – методом пипетки Качинского с предварительной пирофосфатной обработкой (А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина, 1986);

— гранулометрический показатель структурности «Кг» по А.Ф. Вадюниной (А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина, 1986):

для гумусных почв Кг=(И+МП/СП+КП)·100%;

для малогумусных почв Кг=(И/МП+СП+КП)·100%,

где И — содержание ила,

МП — содержание мелкой пыли (0,001-0,005 мм), %;

СП – содержание средней пыли (0,005-0,01мм), %; КП – содержание крупной пыли (0,01-0,05 мм), %;

— структурно-агрегатный состав почвы – по методу Н.И. Саввинова – сухое и мокрое просеивание (А.Ф. Вадюнина, З.А. Корчагина, 1986);

Показатели гумусного состояния почвы:

— содержание общего гумуса (Г) – по ГОСТ 26213-91 в образцах почвы из генетических горизонтов и непосредственно в воздушно-сухих и водоустойчивых агрегатах размером: 3-1 мм, 1-0,5 мм, 0,5-0,25 мм [10],

Агрохимические свойства:

— рН – в 1,0 М KCl вытяжке (ГОСТ 26483-85) [11];

— рН водной вытяжки – потенциометрическим методом [8].

Экспериментальные данные были обработаны методами математической статистики (Доспехов, 1985) [12] с использованием программных средств Microsoft Office EXCEL, STATISTICA. Оценку корреляционной зависимости проводили по шкале Чеддока (Кремлев А.Г., 2001): 0,1-0,3 – слабая; 0,3-0,5 – умеренная; 0,5-0,7 – заметная; 0,7-0,9 – высокая; 0,9-0,99 – весьма высокая [13].

Определение показателей качества зерна пшеницы – по ГОСТ Р 54078. Пшеница кормовая. Технические условия [14].

Испытания биологических образцов методом термического анализа по методике [15].

Элементный анализ образцов почвы и биологических объектов методом сканирующей электронной микроскопии. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) позволяет одновременно получать электронные микрофотографии, определять химический состав, благодаря рентгеновской приставке — детектору EDS. Сканирующий электронный микроскоп визуализирует поверхность при различном увеличении. Полученные микрофотографии дают информацию о качественном и количественном составе. В наших исследованиях использован сканирующий электронный микроскоп COXEM EM-30AX PLUS (Корея), источник электронов — электронная пушка с термоэлектронным типом эмиссии, оснащенная эмиттером на основе вольфрамовой нити накаливания (W). Микроскоп имеет 2 режима режимы работы вакуумной системы: высокий и низкий вакуум, оснащен тремя детекторами: SE (для получения изображения с информацией о морфологии поверхности.), BSE (для получения изображения с информацией о вариациях состава на основе контраста по среднему атомному номеру), EDS (для элементного анализа состава образцов). Преимуществом данного микроскопа по сравнению с аналогами является возможность проводить анализ без дополнительной специальной пробоподготовки.

Методом ближней инфракрасной спектроскопии (БИК) проведен анализ качества пшеницы, почвы. В наших исследованиях использован инфракрасный анализатор SpectraStar XT, который способен делать быстрый и точный анализ основных показателей качества сельскохозяйственных (зерно, корма, комбикорма, комбикормовое сырьё и т.д.) и пищевых (мясное сырье, полуфабрикаты, колбасные изделия, сыры, масло, печенье, и т.д.) продуктов. Методом БИК — анализа можно определять такие показатели, как влага, клетчатка, зола, крахмал и другие (в том числе аминокислоты в сырье).

Прибор SpectraStar серии XT — это автономный прибор, используемый для анализа размолотых и неразмолотых, жидких и пастообразных продуктов. Он откалиброван по стандартам отражения NIST (Американский Национальный Институт Стандартов) и произведен в соответствии с технологией TAS. Технология использует при производстве приборов только высококачественные комплектующие и настройку приборов по первичным стандартным образцам (SRM). Прибор работает в диапазоне до 2600 нм, что дает возможность качественно определять такие вещества, как аминокислоты, лигнин, протеин и клетчатка. Сканирующий монохроматор с предварительным разложением излучения в спектр. Режим измерения спектра: отражение или пропускание. Источник света: предварительно настроенная галогеновая лампа со сроком службы 10000 часов. Дифракционная решетка: голографическая решетка для работы в диапазоне 1100 — 2600 нанометров. Интервал между точками спектра: 1 нанометр. Число точек спектра: 1500. Ширина полосы: 10 +/-0.3 нм. Фотометрический диапазон: 3.0 Abs. Время сканирования: менее 0.8 секунд на сканирование. Время анализа: 10 — 60 секунд. Точность установки длин волн: менее 0.1 нм. Уровень шумов в диапазоне 1100-2600 нм: менее 20 микроединиц оптической плотности. Система включает в себя компьютер, прибор управляется оператором. Продолжительность анализа составляет около 1 минуты. Результаты анализа отображаются на экране автоматически, что позволяет без дополнительных действий оператора сравнивать результаты анализа нескольких последних образцов, передавать результаты анализа по сети или распечатывать на принтере.

Химический состав масла лаванды (Lavandula angustifolia Mill.) – по ГОСТ ISO 3515-2017 [16].

Качество зерна пшеницы – по ГОСТ 9353-2016. Пшеница. Технические условия [17].

Контроль содержания пестицидов – по ГОСТ 32689.1-2014[18].

2 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Исследование эколого-химического состояния почв полей ООО «Эфирмасло»

В 2019 году проведен отбор проб образцов почвы для проведения последующих аналитических определений (акт отбора образцов, рисунок 11).

Рисунок 11 – Акт отбора образцов почвы

Оценка содержания фосфора и калия в почвах полей ООО «Эфирмасло».

В 2017 году ФГБУ «Центр агрохимической службы «Крымский» провело агрохимический анализ почв ООО «Эфирмасло» и установило, что из 423,6 га обследованных площадей 100,8 га (или 23,8%) имеют содержание подвижных фосфатов до 11 мг/кг почвы; 236,3 га (или 55,8%) – 11- 15 мг/кг; 71,8 (или 17,0%) – 16 – 30 мг/кг почвы; 3,0 га (или 0,7%) – 31 – 45 мг/кг; 5,7 га (или 1,3%) – 46-60 мг/кг; 6 га (или 1,4 %) – более 60 мг/кг. Среднее значение подвижного фосфора составляет 15 мг/кг почвы.

Анализ подвижного фосфора в почвах ООО «Эфирмасло» в 2019 г. С учетом того, что содержание подвижных форм фосфора из расчета Р₂О₅ мг/100 г почвы (карбонатных черноземов по Мачигину) считается очень низким при концентрации < 1, низким – при 1,0 – 1,5; средним – при 1,5 — 3,0; повышенным – при 3,0 – 4,5; высоким – при 4,5 – 6,0; и очень высоким – при > 6,0. По результатам проведенных исследований на полях ООО «Эфирмасло» содержание подвижного фосфора является очень низким. Так на поле №4, где выращивают пшеницу по технологии органического земледелия, концентрация подвижного фосфора в почве составляет 7,5 мг/кг почвы, а по традиционной технологии (поле №21) – 4 мг/кг почвы. На полях №175 и №179, где выращивают лаванду 25 лет содержание подвижного фосфора составляет 6,5 и 7,5 мг/кг соответственно. Для полей №1 и №100/2 с лавандой, выращиваемой с 2005 года содержание фосфора 1,5 и 2,0 мг/кг почвы соответственно.

Вывод: в почвах на полях ООО «Эфирмасло» очень низкое содержание подвижного фосфора. С 2017 года по 2019 год отмечена тенденция к снижению подвижного фосфора в почве на исследованных полях.

Рекомендации: 1. Необходимо проводить комплекс мероприятий по насыщению почвы фосфором, например, используя насыщение (сорбцию) растворимыми фосфатами биомассы после отгонки эфирного масла лаванды (как органический сорбент). 2. Использовать ресурсы рыбоперерабатывающих предприятий в Керчи, Судаке и других городах Крымского полуострова.

Для этой цели нами проведен анализ содержания компонентов в рыбной муке (рисунок 12).

Рисунок 12 – Химический состав рыбной муки

Как видно из полученных данных рыбная мука содержит в своем составе около 4% фосфора, богата другими макро- и микроэлементами и может быть использована как природное удобрение для органического земледелия при согласовании с контролирующими экспертами.

В 2017 году ФГБУ «Центр агрохимической службы «Крымский» провело агрохимический анализ почв ООО «Эфирмасло» и установило, что из 423,6 га обследованных площадей 47,1 га (или 11,1 %) имеют содержание обменного калия на уровне 101-200 мг/кг почвы; 316,9 га (или 74,8 %) – 201- 300 мг/кг; 44,9 (или 10,6 %) – 301 – 400 мг/кг почвы; 3,0 га (или 0,7%) – 401 – 600 мг/кг; 11,7 га (или 2,8 %) – более 600 мг/кг. Среднее значение содержания обменного калия составляет 274 мг/кг почвы, минимальное значение – 195 мг/кг почвы, максимальное – 322 мг/кг почвы.

Анализ обменного калия в почвах в 2019 году. С учетом того, что содержание обменного калия в почвах из расчета К₂О мг/100 г почвы (карбонатных черноземов по Мачигину) считается очень низким при концентрации < 5,5, низким – при 5,5 – 10; средним – при 10 — 20; повышенным – при 20 – 30; высоким – при 30 – 40; и очень высоким – при > 40. По результатам проведенных исследований на полях ООО «Эфирмасло» содержание обменного калия является средним и повышенным.

Вывод: исследования содержания в почвах обменного калия в 2019 году показали, что на полях №21 и 100/2 его концентрация характеризуется как средняя и составляет 167 и 115 мг/кг соответственно, на остальных полях №175, №4, №179 и №1 концентрация обменного калия характеризуется как повышенная и составляет 209, 226, 211 и 270 мг/кг соответственно.

В 2017 году ФГБУ «Центр агрохимической службы «Крымский» провело агрохимический анализ почв ООО «Эфирмасло» и установило, что из 423,6 га обследованных площадей по содержанию органического вещества на всех наблюдается концентрация органического вещества более 4%. Среднее значение составляет 4,47%. Минимальное значение – 4,09%, максимальное – 5,64%. На обследованных в 2019 году полях установлено, что концентрация органического вещества составляет 4,65 ± 0,34%, что коррелирует с ранее проведенными исследованиями и плодородие почвы не снижается.

В 2019 году в образцах почв с разных полей проведена оценка показателя рН. Для полей №21, №175, №4, №179, №1, №100/2 показатель рН составил 8,38 ± 0,26; 8,20 ± 0,24; 7,35 ± 0,20; 8,15 ± 0,22; 8,37 ± 0,25 и 8,63 ± 0,27 соответственно.

Вывод: Таким образом, почвы всех исследованных полей имеют щелочную реакцию среды.

Результаты исследования агрегатного состава почвы полей ООО «Эфирмасло» представлены на рисунке 13.

Рисунок 13 – Агрегатный состав почв полей ООО «Эфирмасло»

Из полученных данных следует, что от 55 до 65% суммарно в почвах занимают частицы с размером 2-7 мм и менее 0,5 мм. От 7 до 18% — это частицы крупные, имеющие размер более 7 мм. От 23 до 33% — это суммарно частицы размером от 0,5 до 2 мм.

По полям, занятым пшеницей, можно сделать следующие выводы:

1. Поле с ведением органического земледелия содержит меньше в среднем на 15-20% мелких (пылевидных частиц), т.е. почва способна лучше удерживать влагу, в ней более комфортные условия для корней растений и микроорганизмов, меньше смыв плодородного слоя почвы вследствие ветров, дождей, талых вод.

2. На поле с органической системой земледелия меньше в 1,5-2 раза пустой породы из подстилающих горизонтов. То есть интенсивное земледелие выносит на поверхность больше подстилающей породы с низким плодородием.

3. На органическом поле больше фракций частиц, которые обеспечивают плодородие почвы, они являются основой почвенно-поглощающего комплекса.

По полям, занятым лавандой, можно сделать следующие выводы:

1. Выращивание лаванды на почвах с высоким уровнем плодородия, а также механическая обработка способствуют снижению количества крупных и мелких фракций.

2. Увеличивается в 1,4-1,6 раза доля средних фракций, обеспечивающих более высокое плодородие почвы.

3. При выращивании лаванды постоянно более 25 лет количество крупных и мелких фракций уменьшается и повышается доля средних фракций, обеспечивающих плодородие почвы и являющихся основой почвенно-поглощающего комплекса.

Эти выводы подтверждается результатами термоаналитических исследований. На рисунках 14-16 представлены в качестве примеров термограммы исследования почв с разными фракциями частиц.

Рисунок 14 – Термограмма разных фракций почв полей №4 и №21

Рисунок 15 – Термограмма разных фракций почв полей №1 и №100.2

Рисунок 16 – Термограмма разных фракций почв полей №175 и №179

Для оценки спектральных характеристик почв и составления базы данных спектров нами применен метод БИК-анализа (рисунок 17).

Рисунок 17 – БИК-спектр почв полей, фракция < 0,5 мм

Исследование максимальной гигроскопичности почвы.

Максимальная гигроскопичность почвы — наибольшее количество парообразной влаги, которое почва может поглотить из воздуха, насыщенного парами воды. Максимальная гигроскопичность тяжелых по гранулометрическому составу почв и почв с высоким содержанием органического вещества выше, чем почв легких и с низким содержанием органического вещества. На рисунке 18 представлены результаты по исследованию максимальной гигроскопичности почвы.

Рисунок 18 – Максимальная гигроскопичность почвы, %

В нашем случае максимальная гигроскопичность имеет наибольшие значения для полей №175 и №1, что коррелирует также с содержанием органического вещества почвы и гранулометрическим составом почвы по размерам частиц в слое почвы 0 – 20 см.

Термодинамическая характеристика почв. Для оценки термодинамических характеристик, содержания минеральных, органических компонентов и связанной воды проведено исследование почв полей с учетом распределения частиц почвы по размерам термоаналитическим методом. Определены энергии активации каждого из компонентов, кинетические константы скорости термического разложения каждого из компонентов, содержание компонентов в почве. Результаты по энергиям активации воды и органической части представлены на рисунке 19.

Рисунок 19 – Термодинамическая характеристика почв

Исследование элементного состава образцов почвы

На рисунке 20 и в таблице 1 представлены результаты элементного анализа образцов почвы с поля №1, фракция менее 0,5 мм.

Таблица 1 — Результаты элементного анализа почвы поля №1

Элемент	Мас. %	σ	Элемент	Мас. %	σ
O	46.5*	1.1	Si	16.2	0.4
	45.8	0.7		16.9	0.3
Ca	11.3	0.3	C	9.0	1.9
	11.6	0.2		9.0	1.2
Fe	7.7	0.3	Al	6.0	0.2
	7.5	0.2		5.7	0.1
K	1.9	0.1	Mg	0.5	0.1
	1.9	0.1		0.7	0.1
Ti	0.4	0.1	Mn	0.2	0.1
	0.5	0.1		0.2	0.1
Na	< 0.1		S, Cl	< 0.1
	< 0.1			< 0.1

*Примечание: числитель – отбор проб апрель 2019 г., знаменатель – отбор проб июль 2019 г.

Из полученных результатов видно, что элементный состав образцов почвы, отобранных с одного поля в апреле и в июле 2019 года, сохраняет свое постоянство. Как и отмечалось ранее в почве имеется в высоких концентрациях калий, который достаточно легко переходит в обменную форму. В концентрациях более 0,1% содержатся неметаллы – углерод, кислород и кремний, которые включены в силикаты или диоксид кремния, карбонаты и оксиды металлов. Из металлов в концентрациях более 0,1% присутствуют марганец, титан, магний, калий, алюминий, железо, кальций, высокие концентрации которых могут, в том числе определять щелочную реакцию среды. Высокими концентрациями металлов также определяется цветовая характеристика почв, отмеченная выше.

Рисунок 20 – Микрофотографии образца почвы, поле №1, фракция < 0,5 мм.

На рисунке 21 и в таблице 2 представлены результаты элементного анализа образцов почвы с поля №179, фракция менее 0,5 мм.

Таблица 2 — Результаты элементного анализа почвы поля №179

Элемент	Вес %	σ	Элемент	Вес %	σ
O	46.6	0.6	Ca	20.2	0.3
Si	13.2	0.2	C	7.6	1.1
Fe	5.6	0.1	Al	3.9	0.1
K	1.3	0.1	Ti	0.8	0.1
Mg	0.6	0.1	Na, P	< 0.1

 

Из полученных результатов видно, что элементный состав образцов почвы, отобранных с поля №179 близок к элементному составу поля №1. Необходимо отметить, что и здесь в почве присутствует в значительных концентрациях калий (1,3%). Также в концентрациях более 0,1% содержатся неметаллы – углерод, кислород и кремний, которые включены в силикаты или диоксид кремния, карбонаты и оксиды металлов. Из металлов в концентрациях более 0,1% присутствуют, титан, магний, калий, алюминий, железо, кальций, высокие концентрации которых могут, в том числе определять щелочную реакцию среды. Высокими концентрациями металлов также определяется цветовая характеристика почв, отмеченная выше.

В отличие от поля №1 в почве поля №179 не идентифицируется марганец. Содержание кислорода и углерода практически одинаковое для этих двух полей, но на поле №179 более, чем в 1,5 раза больше кальция и титана, но существенно меньше алюминия.

Рисунок 21 – Микрофотографии образца почвы, поле №179, фракция < 0,5 мм

 

 

На рисунке 22 и в таблице 3 представлены результаты элементного анализа почвы с поля №175

Рисунок 22 – Микрофотографии образца почвы, поле №175, фракция < 0,5 мм

Таблица 3 — Результаты элементного анализа почвы поля №175

Элемент	Вес %	σ	Элемент	Вес %	σ
O	46.7	0.9	Ca	21.6	0.4
Si	11.4	0.2	C	9.6	1.3
Fe	4.8	0.2	Al	3.8	0.1
K	1.0	0.1	Mg	0.4	0.1
Ti	0.4	0.1	P, Na, Mn, S	< 0.1

Анализ полученных данных позволяет констатировать, что элементный состав образцов почвы, отобранных с поля №175, аналогичен элементному составу поля №179. Необходимо отметить, что концентрация калия здесь составляет 1,0%. В отличие от поля №179 на поле №175 выше концентрация титана.

 

 

На рисунке 23, 24 и в таблице 4 представлены результаты элементного анализа почвы с поля №21.

Рисунок 23 – Микрофотографии образца почвы, поле №21, фракция < 0,5 мм

Таблица 4 – Результаты элементного анализа почвы поля №21

Элемент	Вес %	σ	Элемент	Вес %	σ
O	44.6*	1.0	Si	27.3	0.6
	46.2	1.0		17.9	0.4
C	11.4	1.8	Fe	7.5	0.2
	9.7	1.7		7.3	0.2
Al	5.1	0.1	Ca	1.7	0.1
	4.9	0.1		11.5	0.3
K	1.2	0.1	Ti	0.4	0.1
	1.2	0.1		0.4	0.1
Mg	0.4	0.1	Na	0.2	0.1
	0.5	0.1
P, S	< 0.1
	< 0.1		Mn	0.3	0.1

*Примечание: числитель – фракция менее 0,5 мм, знаменатель – фракция 1-2 мм.

На поле №21 ведется выращивание пшеницы по традиционной технологии, поэтому результаты по элементному анализу отличаются от элементного анализа по предыдущим полям. Можно сразу отметить существенное увеличение концентрации углерода из-за внесения органических удобрений, существенное снижение концентрации кальция, однако это приводит к увеличению концентрации кремния в почве данного поля. Концентрации других элементов существенно не отличаются от содержания их в почве других полей.

Рисунок 24 – Микрофотографии образца почвы, поле №21, фракция 1-2 мм

На рисунке 25 и в таблице 5 представлены результаты элементного анализа белых частиц образцов почвы с поля №4. Макроколичества углерода,

Примечания по образцу ‘Образец 18’ (белая) поле 4

Рисунок 25 – Микрофотографии образца почвы, поле №4, фракция 1-2 мм, белые частицы

Таблица 5 – Результаты элементного анализа почвы поля №4 фракция 1-2 мм, белые частицы

Элемент	Вес %	σ
Ca	52.5	0.5
O	39.1	0.5
C	7.8	0.3
Si	0.4	0.0
Al	0.1	0.0
Fe	0.1	0.1
Mg	0.1	0.0

 

кислорода и кальция и их соотношение однозначно свидетельствуют о наличии карбоната кальция.

На рисунке 26 и в таблице 6 представлены результаты элементного анализа другой части почвы поля №4 фракция 1-2 мм, за исключением светлых частиц.

Таблица 6 – Результаты элементного анализа почвы поля №4 фракция 1-2 мм, темные частицы

Элемент	Вес %	σ
O	37.7	0.9
C	30.4	1.4
Si	11.0	0.3
Ca	8.7	0.2
Fe	4.0	0.2
Al	3.1	0.1
Cu	1.6	0.2
Zn	1.4	0.2
K	1.2	0.1
Mg	0.5	0.1
Ti	0.3	0.1
S	0.1	0.0

 

Из полученных данных следует, что выращивание на поле №4 озимой пшеницы по технологии органического земледелия влияет на содержание макро- и микроэлементов в почве. Поле №4 соседствует с полем №21, где выращивают пшеницу по традиционной интенсивной технологии с применением удобрений и пестицидов. Если сравнить элементный состав почвы поля №4 частицы фракции 1-2 мм с такой же фракцией поля №21, то видно, что концентрация углерода (органического вещества) в 3 раза выше по технологии «органик», при этом концентрация кремния на поле №4 ниже в 2,5 раза, кальция меньше в 1,5 раза, железа и алюминия меньше в 1,7 раза. Необходимо отметить наличие в почве поля №4 таких важных микроэлементов как медь, цинк при одинаковых концентрациях калия.

Рисунок 26 – Микрофотографии почвы поля №4 фракция 1-2 мм, темные частицы

На рисунке 27 и в таблице 7 представлены результаты элементного анализа почвы поля 100/2, где выращивают лаванду с 2005 года.

Рисунок 27 – Микрофотографии почвы поля №100/2 фракция 1-2 мм

Таблица 7 – Результаты элементного анализа почвы поля №100/2 фракция 1-2 мм

Элемент	Вес %	σ
O	41.7	1.0
Ca	25.0	0.5
C	18.4	1.4
Si	6.5	0.2
Fe	2.5	0.2
Al	1.9	0.1
Cu	1.4	0.2
Zn	1.0	0.2
K	0.8	0.1
Mg	0.3	0.1
Ti	0.3	0.1
Na	0.1	0.1
S	0.1	0.0

 

 

Как видно из полученных результатов, элементный состав почвы этого поля №100/2 представлен карбонатом кальция и наличием таких химических элементов как кремний, железо, алюминий в концентрации 1,9%, медь и цинк в достаточно высокой концентрации 1,4% и 1,0% соответственно, а также калий магний и титан. Важно отметить наличие в почве меди и цинка, которые оказывают положительное фунгицидное действие.

Эти результаты подтверждаются, если проанализировать минеральную составляющую почвы после отжига при температуре 950^оС. Результаты элементного анализа представлены на рисунке 28 и в таблице 8.

Таблица 8 – Результаты элементного анализа почвы поля №100/2 после отжига при Т=950^оС

Элемент	Вес %	σ
Ca	53.2	0.5
O	33.8	0.5
Si	4.4	0.1
C	2.6	0.6
Fe	2.0	0.1
Al	1.4	0.0
Cu	0.8	0.1
Zn	0.7	0.1
K	0.4	0.1
Mg	0.2	0.1
Ti, S, Mn, P	< 0.1	0.0

Рисунок 28 – Микрофотографии почвы поля №100/2 после отжига при Т=950^оС

Таким образом, почвы полей ООО «Эфирмасло» достаточно богаты по элементному составу с преобладанием карбонатов, силикатов (оксида кремния), но недостаточным количеством фосфора.

2.2 Исследование химического состава эфирного масла лаванды

Лаванда сегодня является одной из востребованных на мировом рынке эфиромасличных растений. Из нее получают эфирные масла, которые используются в производстве как парфюмерно-косметических товаров, так и лечебных средств.

Рынок лавандового масла растет достаточно высокими темпами. По данным «Persistence Market» объем продаж в 2016 году составлял $76,0 млн. и увеличится в 2024 году до $125 млн.

2.2.1 Методы получения эфирного масла лаванды

Масло лаванды производится в больших объемах. Наилучшее лавандовое масло с характерным сладковатым ароматом и очень большим содержанием линалилацетата (50-55%) получают во Франции. Другими центрами получения лавандового масла являются Италия, Болгария, Крым, Венгрия, Англия, Австралия (о. Тасмания) и США (Pugent Sound).

Основные производители лавандового масла (тонн) представлены на рис.29.

Рисунок 29 — Страны — основные производители эфирного масла лаванды

Технология получения эфирного масла лаванды является традиционной. Сырье загружают в реактор, например, в количестве 300-350 кг, равномерно укладывают в аппарат для отгонки. Температура пара при переработке лаванды не должна превышать выше 150⁰. Время отгонки 2-2.5 часа. Затем дистиллят с маслом охлаждают и собирают в приемник типа флорентийской склянки (флорентина). Дистилляционные воды, которые могут содержать 5-8% вторичного масла, собирают для когобации. После окончания отгонки остатки масла смывают продувкой паром. Масло снимают с дистиллята, закрывая выход дистиллята из флорентины. При таком способе уровень масла под действием воды поднимается, и масло вытекает в сборник для приемки первичного масла, после чего направляется для сушки и последующей фильтрации. В процессе сушки масло при перемешивании нагревают около 1 часа при 70⁰, затем сливают нижний грязный слой, а масло-сырец направляют на дальнейшую сушку под вакуумом. Этот процесс осуществляют в вакуум-аппарате при остаточном давлении 20-26 кПа и температуре 55⁰-60⁰ в течение 40 минут. После сушки масло охлаждают и фильтруют.

Другой способ получения эфирного масла лаванды состоит в экстрагирования низкокипящим петролейным эфиром (выход экстракта достигает 2-2,5%). В ООО «Эфирмасло» этот способ не применяется, т.к. эфирное масло, полученное перегонкой с водяным паром, является более экологически безопасным.

В зависимости от заказа потребителя, из соцветий лаванды получают продукты — конкрет и абсолют. В этом случае используют технологию, применяемую для получения конкрета и абсолюта из мускатного шалфея. Экстракция высушенного цветочного сырья лаванды осуществляется легким бензином или петролейным эфиром, при этом получается 2-2,5% конкрета. Конкрет представляет собой массу темно-зеленого цвета. В нем содержится много высококипящих веществ (кумарин и его производные). Перерастворением в этаноле, фильтрацией и удалением спирта можно получить 50% абсолют, который представляет собой темно-зеленую жидкость с запахом цветов лаванды с оттенком сена. Наличие запахов связано с тем, что при паровой дистилляции производные пропионовой, бутановой, варериановой кислоты разрушаются легче, чем ацетаты, в конкрете и абсолюте этих высших эфиров больше, чем в дистилляционном эфирном масле. Масло «абсолют» содержит: линалоол 35%, линалилацетат 45%, кумарин 3-4%, 7-метоксикумарин — 2-5%, кедрен.

Конкрет и абсолют лаванды по ароматическим характеристикам превосходит эфирное масло лаванды, но недостатком является их темная окраска, что не позволяет в больших объемах использовать в парфюмерной промышленности.

Содержание лавандового масла в сырье зависит от многих факторов, но в среднем составляет: в свежих соцветиях 0,8 — 1,6%, в свежих листьях — до 0,4 %, в свежевысушенных листьях — до 3%, в стеблях — до 0,2 %. Главной составной частью масла являются сложные эфиры спирта L-линалоола и кислот (уксусной, масляной, валериановой и капроновой), а также свободный линалоол. В цветках содержатся также дубильные вещества (до 12%), горечи и смолы, урсоловая кислота, кумарин, герниарин, антоцианы, воски и минеральные соли. Кумарин и герниарин в процессе гидродистилляции перегоняется вместе с эфирным маслом. Из отходов лаванды, после отгонки эфирного масла выделяют трициклический дитерпеновый спирт.

2.2.2 Химический состав и физико-химические показатели эфирного масла лаванды

Химический состав масла лаванды (Lavandula angustifolia Mill.) должен соответствовать требованиям ГОСТ ISO 3515-2017 (таблица 9).

Одним из важнейших химических компонентов в эфирном масле лаванды является линалилацетат. Если его содержание на уровне 50%, то такое масло используют для парфюмерных целей, для воды и одеколонов — 40%, для мыла — 30%.

Ниже приведены физико-химические показатели эфирного масла лаванды урожая 2018 года и проведено сравнение их с показателями стандарта.

Вывод: все измеренные показатели соответствуют требованиям ГОСТа.

Таблица 9. Физико-химические показатели эфирного масла лаванды.

Показатель	Значение по ГОСТ ISO 3515-2017	ЭФ 2018г., партия 1	ЭФ 2018г., партия 2
Уд. вес. при 200С	0,876-0,892	0,882	0,885
Рефракция при 200С	1,475-1,464	1,471	1,468
Оптическое вращение при 200С	-30 — 110	-70	-60
Кислотное число	Не более 0.8	0,4	0,5
Эфирное число	102-165	128	131

Ниже на рисунке 30 приведена типичная хроматограмма и химический состав эфирного масла крымской лаванды района Алушты, которую выращивают по традиционной технологии.

 

Рисунок 30 — Хроматограмма (HP-5) эфирного масла крымской лаванды.

Содержание химических компонентов в масле составляет (%): α-пинен – 0,20; камфен -0,24; октен-3-ол – 0,94; мирцен – 0,77; карен – 0,69; 1,8-цинеол – 4,35; транс-оцимен  — 3,12; цис-оцимен – 2,26; γ-терпинен —   0,14; линалоол – 39,74; 3-октенилацетат  — 0,67; камфора- 0,59; терпинен-4-ол – 1,34;  лавандулол —   0,57; терпинен-4-ол —   3,08; α-терпинеол – 1,29; гексилбутират – 0,23; нерилацетат – 0,19; геранилацетат – 0,28; линалилацетат – 28,36; лавандулилацетат – 1,18; нерилацетат – 0,30; геранилацетат – 0,49; кариофиллен – 3,70; α-сантален – 0,74; β-фарнезен – 1,76; гермакрен D – 0,75.

Таким образом, в эфирном масле лаванды, которое выращено по традиционной технологии, присутствуют и могут быть достоверно определены до 30 химических веществ. По содержанию линалилацетета на уровне 28-29% такое масло может быть использовано для изготовления мыла.

Диапазон содержания компонентов эфирного масла лаванды в соответствии с требованиями стандарта представлен в таблице 10. Стандартом регламентировано 13 химических компонентов.

Французское лавандовое масло. Основной район произрастания сырья — южные районы французских Альп, на ровных участках среди скал. В диком виде практически не растет. Отгонка масла проводится паром, по возможности быстро, чтобы не разрушить основной компонент масла — линалилацетат. Выход масла составляет 0,3-0,5%.

  Итальянское лавандовое масло. Основной район производства — Приморские Альпы. Содержит 32-48% линалилацетата. Выход масла составляет 0,5-0,7%.

Болгарское лавандовое масло. По качеству близко к крымскому.

Крымское лавандовое масло. Сырье выращивают в окрестностях Ялты и Алушты, а также около Симферополя и Бахчисарая. Напоминает по качеству хорошее и среднее французское масло, но немного резче, с недостатком характерного для французского масла тона сладости. Основные сорта В-34, Степная-197, Рекорд-Н-701. Средний выход масла составляет 0,8%. Содержание линалилацетата – 38-48%. Найдены формы с выходом масла до 4% и содержанием линалилацетата до 70-80%. Одна из форм (Прима 328), отличается достаточно высоким выходом масла (0,35-0,5%) и содержанием линалилацетата 55-65%.

При производстве лавандового масла в качестве сырья используют соцветия в фазе от начала отцветания до полного окончания цветения.

Таблица 10. Химический состав масла лаванды (Lavandula angustifolia Mill.) по ГОСТ ISO 3515-2017.

	Дикорастущая лаванда		Лаванда, выращенная методом вегетативного размножения (основное происхождение)
Компонент	Франция		Франция, сорт «Mailette»		Болгария		Россия		Австралия		Другое происхождение
	не менее, %	не более, %	не менее, %	не более, %	не менее, %	не более, %	не менее, %	не более, %	не менее, %	не более, %	не менее, %	не более, %
Лимонен	_	0,5	_	0,3	_	0,6	_	1	_	0,5	_	1
1,8-цинеол	_	1	_	0,5	_	2	_	2,5	_	1	_	3
β-фелландрен	следы	0,5	_	0,2	_	0,6	_	1	_	0,5	_	1
Цис-β-Оцимен	4	10	_	2,5	3	9	3	8	3	9	1	10
Транс-β-Оцимен	1,5	6	_	2	2	5	2	5	0,5	1	0,5	6
3-октанон	следы	2	1	2,5	0,2	1,6	_	0,6	2	5	_	3
Камфора	следы	0,5	_	1,2	_	0,6	_	0,6	_	0,5	_	1,5
Линалоол	25	38	30	45	22	34	20	35	25	38	20	43
Линалил ацетат	25	45	33	46	30	42	29	44	25	45	25	47
Лавандулол	0,3	_	_	0,5	0,3	_	0,1	_	0,3	_	_	3
Терпен-4-ол	2	6	_	1,5	2	5	1,2	5	1,5	6	_	8
Лавандулил ацетат	2	_	_	1,3	2	5	1	3,5	1	_	_	8
α-терпинеол	_	1	0,5	1,5	0,8	2	0,5	2	_	1	_	2

Сырье, которое используют до указанного срока, дает масло хорошего качества, но при хранении такое масло быстро приобретает темные тона. Аромат масла, полученного из стандартного сырья, имеет тенденцию улучшаться при хранении, по крайней мере облает стабильным качеством. При хранении сырья в течение суток с последующей подсушкой содержание масла не снижается, эфирное масло имеет более приятный аромат без нежелательной травянистой ноты. Основная задача при получении масла высокого качества — сохранить в масле как можно большее количество линалилацетата. Этого можно достигнуть применением пара высокого давления или перегретого пара с постоянным отводом конденсата от сырья, так как он стимулирует сильные гидролитические процессы, что приводит к разрушению линалилацетата и накоплению веществ, понижающих качество лавандового масла. Это относится к важным рекомендациям для производства.

Необходимо также соблюдать следующие требования:

• показатели качества эфирного масла лаванды зависят от соотношения отдельных компонентов масла.
• содержание терпинен-4-ола ниже 1,6% свидетельствует об отличном масле.
• масло с содержанием терпинен-4-ола в пределах 1,6-2,4% заслуживает хорошей оценки (4-4.5),
• масло с содержанием этого компонента 2,4-5,8% является средним
• масло с содержанием выше 5,8% оценивается по парфюмерным показателям самым низким баллом (2).

Вывод: 1. По содержанию терпинен-4-ола эфирное масло ООО «Эфирмасло» соответствуют хорошей и отличной оценке (4-5) см. рисунок 41 и таблицу 10.

1. Увеличение содержание лавандулилацетата и октанона-3 положительно коррелирует с качеством масла.

Повышенные количества 1,8-цинеола и камфоры (выше 5-8%, каждый) фактически лишают лавандовое масло какой-либо коммерческой ценности, так как по сути это уже лавандин. В натуральном масле эти вещества находятся на уровне до 1%. Они появляются в масле только в том случае, если в сырье для дистилляции попал лавандин или при фальсификации лавандового масла добавкой эфирного масла лавандина.

Вывод: по содержанию 1,8-цинеола и камфоры (менее 1%) эфирное масло лаванды производства ООО «Эфирмасло» соответствует высокому качеству, см. рисунки 33 и 37, таблицу. 10.

Рекомендации: для улучшения качества эфирного масла лаванды можно провести его детерпенизацию, используя процесс вакуум-отгонки легких фракций терпеновых углеводородов. Качество масла выше, если повышается концентрация в нем лавандулилацетата и октанона-3. Обработки биологически активными веществами (БАВ), разрешенными для органического сельского хозяйства, надо выбирать по их действию на биосинтез этих веществ.

Выделение эфирного масла из дистилляционных вод.

Для выделения эфирного масла из дистилляционных вод проводят когобацию. Процесс осуществляют в аппарате емкостью до 3 м³, куда загружают на 2/3 объема дистиллят. Нагрев осуществляют глухим паром до начала кипения, а потом продолжают отгонку острым паром. Лавандовый дистиллят отгоняется на 10%. Полученное вторичное (когобационное) масло обогащено терпеновыми спиртами (главным образом линалоолом), хорошо растворимыми в воде.

В связи с тем, что качество лавандового масла определяется содержанием линалилацетата, то вторичное масло с первичным не купажируется во избежание понижения его количества. Такое масло используют как самостоятельный продукт. Вторичный дистиллят с содержанием эфирного масла 0,05-0,08% направляют для повторной когобации. Дистиллят с содержанием эфирного масла 0,001-0,002% уже не используется и выбрасывается. Химический состав первичного и вторичного (когобационного) лавандового масла [19] также многогранен и интересен для последующего применения.

Рекомендации. Дистиллят с содержанием эфирного масла 0,001-0,002% можно использовать как репеллент для отпугивания насекомых.

2.2.3 Сравнение качества эфирного масла лаванды зарубежных стран

Венгерское лавандовое масло. Содержание линалилацетата несколько ниже, чем во французском, хотя по качеству масло напоминает французское. Выход масла 0,7-0,9%. После интродукции ряда видов из Англии было получено масло с пониженным содержанием линалилацетата (8%). В некоторых районах (Tihany) лавандовое масло содержит до 60% линалилацетата. Правда, у него есть недостаток в аромате — нота лавандина.

Английское лавандовое масло. Аромат лаванды очень популярен в Англии. Наряду с обычными видами лаванды большое место занимает Lavandula intermedia Loisel. Запах английского масла отличается от французского масла такого же качества. Это может объясняться более высоким содержанием 1,8-цинеола (3-4%), камфоры, терпинен-4-ола (4-7%) и линалоола (до 60%) и меньшим содержанием линалилацетата (8-18%).

Американское лавандовое масло. Запах американского масла очень хороший, но менее тонкий и менее сладкий, чем у французского. Это можно объяснить присутствием лавандина или спики. Иногда выращивают вид Lavandula vera compacta (Калифорния) с содержанием линалилацетата 38%, но в нем нет французской «сладости». Его запах сильный и приятный с нотой лавандина.

Австралийское лавандовое масло. Выращивают в Северной Тасмании. Оценено как очень хорошее, с большим содержанием линалилацетата, очень похоже на высококачественное французское.

Южно-африканское лавандовое масло. Выращивают английский тип лаванды с присущим ему лавандинным оттенком. Хорошее масло, но более слабое по запаху.

Восточно-африканское лавандовое масло. Напоминает английское лавандовое масло. Содержит мало линалилацетата. Французские сорта не приживаются или дают плохое масло.

Аргентинское лавандовое масло. Содержание линалилацетата 10%. Напоминает английское. Лавандовое масло всегда было популярно и применяется во многих парфюмерных композициях, придавая им чистый и свежий аромат [20].

2.2.4 Эфирное масло лаванды производства ООО «Эфирмасло»

Для сравнения химического состава эфирного масла, произведенного на предприятии ООО «Эфирмасло» в разные годы, проведен отбор проб (рисунок 31) и осуществлен химический анализ масла. Динамика производства эфирного масла лаванды представлена на диаграмме (рисунок 32).

Рисунок 31 – Акт отбора образцов эфирного масла лаванды

Рисунок 32 — Динамика объемов производства эфирного масла лаванды в ООО «Эфирмасло»

В эфирном масле лаванды определены следующие вещества:

Камфора. Терпеноид, кетон терпенового ряда. Камфору используют в медицине и ароматерапии, в производстве некоторых пластмасс, особенно целлулоида — как пластификатор нитрата и ацетата целлюлозы, а также как флегматизатор бездымного пороха. Мировое производство камфоры — около 9 тыс, т/год.

Рисунок 33 – Содержание камфоры в эфирном масле лаванды ООО «Эфирмасло»

1-Октен-3-ол. Он существует в форме двух энантиомеров, (R) –(- )-1-октен-3-ол и (S)- (+)-1-октен-3-ол. Обладает сильным грибным запахом с оттенком запаха травы. Результаты по содержанию 1-Октен-3-ол представлены на рисунке 34.

Рисунок 34 — Содержание 1-Октен-3-ол в эфирном масле лаванды ООО «Эфирмасло»

Линалилацетат (ацетат 3,7-диметил-1,6-октадиен-3-ола) — сложный эфир линалоола и уксусной кислоты, относится к терпеноидам (рисунок 35).

Бесцветная жидкость с запахом ландыша. Как и линалоол (рисунок 35), может находиться в двух изомерных формах. Назначение: ароматизация мыльной основы; ароматизация свечей; составление парфюмерных композиций. Запах: приятный, цветочно-фруктовый, бергамота, нота лаванды.

Применение: Линалилацетат относят к одному из самых распространенных душистых веществ. Его используют в парфюмерных композициях, отдушках различного назначения и пищевых эссенциях.

Линалоо́л (3,7-ди­ме­тил-1,6-ок­та­ди­ен-3-ол), али­фа­ти­че­ский тер­пе­но­вый спирт (относится к терпеноидам),

(CH₃)₂C═CH(CH₂)₂C(CH₃)(OH)CH═CH₂(CH₃)₂C═CH(CH₂)₂C(CH₃)(OH)CH═CH₂;

бес­цвет­ная жид­кость с за­па­хом лан­ды­ша; t_кип 197–200 °C; рас­тво­ря­ет­ся в этано­ле и эфир­ных мас­лах, не рас­тво­ря­ется в во­де. Об­ла­да­ет бак­те­ри­цид­ными свой­ст­ва­ми. Линалоол су­ще­ст­ву­ет в ви­де двух сте­рео­изо­ме­ров (D-Л. – ко­ри­ан­д­ро­ла и L-Л. – ли­ка­ре­о­ла) и ра­це­ма­та (мир­цено­ла). Линалоол окис­ля­ет­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем цитраля, под дей­ст­ви­ем ор­га­нических ки­слот изо­ме­ри­зу­ет­ся в гераниол. Линалоол со­дер­жит­ся в ря­де эфир­ных ма­сел. D-линалоол вы­де­ляют из ко­ри­ан­д­ро­во­го мас­ла (со­дер­жит около 70% ко­ри­ан­д­ро­ла), L-линалоол – из мас­ла мус­кат­но­го шал­фея или из ла­ван­до­во­го мас­ла (со­дер­жат около 20% ли­ка­ре­о­ла); ра­це­мат син­те­зи­ру­ют из мир­цена

CH₂═C(CH₃)(CH₂)₃C(═CH₂)CH═CH₂CH₂═C(CH₃)(CH₂)₃C(═CH₂)CH═CH₂

или другими спо­со­ба­ми. Линалоол ис­поль­зу­ют при со­став­ле­нии пар­фю­мер­ных ком­по­зи­ций, от­ду­шек для мы­ла и кос­ме­тических из­де­лий, как сы­рьё для про­изводства цит­ра­ля, ли­на­лил­аце­та­та и других ду­ши­стых ве­ществ, а так­же не­ко­то­рых ле­кар­ст­вен­ных пре­па­ра­тов.

Из линалоола получают линалилацетат (сложный эфир линалоола и уксусной кислоты с запахом ландыша). Линалоол и его эфир используют для составления парфюмерных композиций, отдушек для мыла и косметических изделий.

Линалоол, содержится в шампунях, кондиционерах, мыле, моющих средствах. Однако может вызывать аллергию и экзему у более 5 % людей.

Рисунок 35 — Содержание линалоола и линалилацетата в эфирном масле лаванды ООО «Эфирмасло»

Лавандулол — спирт, относящийся к терпеноидам  С₁₀Н₁₈О.

(3-гидроксиметил-2,6-диметил-1,5-гептадиен) СН ₂=С(СН ₃ )СН(СН ₂ ОН)СН ₂ СН=С(СН ₃)₂,

Бесцветная вязкая жидкость, обладающая запахом розы с травянистым оттенком. По свойствам и запаху похож на изомерный гераниол.

Ацетат лавандулола. 2-Изопропенил-5-метил-4-гексен-1-ил ацетат. Содержится в небольшом количестве в лавандовом и лавандиновом эфирных маслах. Используют в парфюмерии как душистое вещество/ Содержание вышеперечисленных компонентов представлено на рисунке 36.

Рисунок 36 — Содержание лавандулола и лавандулилацетата в эфирном масле лаванды ООО «Эфирмасло»

Цинеол. Моноциклический терпен. Название относится к группе химических соединений, несколько различной структуры; наиболее распространён в природе 1,8-цинеол, 1,8-эпокси-пара-ментан; а также 1,4-цинеол.

Жидкость с запахом камфоры и жгучим вкусом. Цинеол применяют в медицине как антисептическое и отхаркивающее средство, а также как компонент искусственных эфирных масел. Результаты по содержанию цинеола в масле лаванды представлены на рисунке 37.

Рисунок 37 – Содержание 1,8 — цинеола в эфирном масле лаванды производства ООО «Эфирмасло»

D-Limonene. 1-метил-4-изопропенилциклогексен-1. Существует в виде двух оптически активных форм —  энантиомеров и в виде рацемической смеси. D-лимонен ((R)-энантиомер) обладает цитрусовым запахом и используется в качестве отдушки в парфюмерии и в производстве ароматизаторов. Запах L-лимонена ((S)-энантиомер) имеет ярко выраженный запах хвои, этот энантиомер также используется в качестве отдушки. Результаты по определению содержания лимонена в эфирном масле лаванды представлены на рисунке 38.

Рисунок 38 — Содержание Д-лимонена в эфирном масле лаванды производства ООО «Эфирмасло»

Оцимен  — смесь ациклических монотерпеновых углеводородов: 3,7-диметил-1,3,7-октатриена (α-оцимен, формула I) и 3,7-диметил-1,3,6-октатриена (β-оцимен, формула II).

Бесцветная жидкость с запахом базилика (Ocimum basilicum). Оцимен используется как компонент некоторых парфюмерных композиций. Результаты измерения концентрации изомеров оцимена представлены на рисунке 39.

Рисунок 39 — Содержание изомеров оцимена в эфирном масле лаванды производства ООО «Эфирмасло»

Фелландрен. Состоит их двух изомерных органических соединений, которые относятся к циклическим монотерпеноидам. В α-фелландрене обе двойных связи находятся внутри кольца, а в β-фелландрене внутри кольца только одна связь. Аромат β-фелландрена был описан как остро-мятный с примесью цитруса. Фелландрены используются в медицине и парфюмерной промышленности. — Содержание изомеров фелландрена в эфирном масле лаванды производства ООО «Эфирмасло» представлено на рисунке 40.

α:

β:

 

Рисунок 40 — Содержание изомеров фелландрена в эфирном масле лаванды производства ООО «Эфирмасло»

Tерпинен-4-ол — органическое вещество, относится к классу терпенов. 1-изопропил-4-метил-циклогекс-3-ен-1-ол Запах — пряный, земли, зелени. Применяют при создании искусственных эфирных масел, например, эфирное масло розы, герани и другие [21]. Содержание терпинен-4-ол в эфирном масле лаванды производства ООО «Эфирмасло» представлено на рисунке 40.

Рисунок 41 — Содержание терпинен-4-ол в эфирном масле лаванды производства ООО «Эфирмасло»

Терпинео́лы — изомерные монотерпеновые спирты. Существуют в виде следующих изомеров:

Содержание α-терпинеола в эфирном масле лаванды производства ООО «Эфирмасло» представлено на рисунке 42.

Рисунок 42 — Содержание α-терпинеола в эфирном масле лаванды производства ООО «Эфирмасло»

Вывод: результаты проведенных исследований по химическому составу эфирного масла лаванды, произведенного с 2013 года по настоящее время. подтверждают его высокое качество и соответствие требованиям стандарта.

Проведен элементный анализ биомассы верхушечной части растений лаванды, из которых затем было получено эфирное масло. Результаты для последующего представления в виде базы данных как микроэлектронные фотографии и таблицы с содержанием основных макро- и микроэлементов представлены на рисунке 43 и таблице 11.

Рисунок 43 – Микроэлектронные фотографии верхушечной части лаванды

Таблица 11 — Суммарный спектр карты по элементному составу

Элемент	Мас. %	σ
C	65,8	0,8
O	28,4	0,8
K	2,3	0,1
Ca	1,8	0,1
Cl	0,9	0,1
Al	0,2	0,0
Si	0,2	0,0
S	0,1	0,0
Mg	0,1	0,0
P	0,1	0,0
Ti	0,1	0,1

Результаты элементного анализа свидетельствуют об интенсивном выносе всех основных макро- и микроэлементов из почвы в процессе роста и развития растений.

 

2.2.5 Фальсификация эфирных масел

Фальсификация эфирных масел сегодня является одной из главных проблем. На рынке появляется большое количество искусственных и синтетических масел. В коммерческих целях они выдаются за натуральные эфирные масла. Такие парфюмерные композиции называют «сурогатом» натурального эфирного масла.

Использование синтетических и искусственных эфирных масел в парфюмерии в некоторых случаях правомерно и очень удобно, особенно, при составлении парфюмерных композиций, так как в этом случае обеспечивается постоянство состава и аромата, чего нельзя достичь, используя только натуральные эфирные масла. Ведь химический состав и запах различных партий натурального эфирного масла конкретного наименования может иметь существенные колебания в зависимости от качества перерабатываемой продукции – растительного сырья, технологии переработки и других факторов.

Однако использование синтетических и искусственных масел наравне с натуральными в пищевой промышленности, медицине и ароматерапии недопустимо, так как они не имеют тех потребительских и фармакологических свойств, которые присущи натуральным эфирным маслам, такие масла способны принести вред из-за присутствия компонентов и изомеров, несвойственных натуральным эфирным маслам и обладающих иным влиянием на организм человека.

Под фальсификацией натуральных эфирных масел понимают умышленное изменение состава натурального эфирного масла с корыстной целью путем подмешивания различных добавок и частичного извлечения наиболее ценных компонентов эфирного масла при сохранении видимости товарного качества продукта. Фальсифицированным можно считать также масло, полученное из фальсифицированного растительного сырья. В качестве продуктов фальсификации эфирных масел могут быть использованы синтетические добавки, легколетучие, так называемые скипидарные фракции некоторых эфирных масел, более дешевые эфирные масла, а также очищенный керосин, жирные растительные и даже минеральные масла.

Обычно к фальсификации эфирных масел прибегают недобросовестные производители с целью сбыта нестандартной продукции, особенно когда дело касается дорогостоящих эфирных масел. Так эфирное масло розы может быть фальсифицировано более дешевыми маслами, содержащими терпеновые спирты (цитронеллол, гераниол), фракции гераниевого масла или пальмарозовым.

Для фальсификации некоторых эфирных масел используют растительные и минеральные масла, а также очищенные фракции керосина. Содержание фальсифицирующих добавок в масле может достигать от 20 до 60% (канифоль, жирные масла, очищенный керосин и др.).

При фальсификации эфирных масел широко используются различные продукты органического синтеза, особенно дешевые синтетические душистые вещества. Так синтетические вещества — линалоол и линалилацетат используют для фальсификации лавандового масла. Обычно эти компоненты добавляют к некондиционному лавандовому маслу, содержащему линалоол и линалилацетат ниже нормы, предусмотренной стандартом. Такая добавка является чужеродной для натурального лавандового масла и нарушает гармонию его состава. Органалептически (по запаху) такую фальсификацию практически невозможно распознать. Это можно сделать только с помощью химических методов анализа. Синтетические линалоол и линалилацетат добавляют также в шалфейное, бергамотовое, кориандровое масла.

Частая практика фальсификации эфирного масла лаванды заключается в продаже вместо него эфирного масла лавандина или хемоформ лаванды, близких к ней по химическому составу. Фальсификация лавандового масла для перевода в более высокий класс производится добавлением синтетического линалилацетата. Однако он содержит примесь дигидролиналоола и дигидролиналилацетата, которые при хроматографическом исследовании легко идентифицируются. Поэтому, проведенные нами исследования доказывают высокое качество эфирного масла лаванды, производимого в органическом земледелии на полях в ООО «Эфирмасло».

Ниже приводятся хроматограммы, полученные при изучении эфирного масла лаванды, произведенного в ООО «Эфирмасло» в разные годы. Эти хроматограммы (таблица 12) являются исходным материалом для составления базы данных по качественному и количественному составу эфирного масла лаванды с целью защиты производителя и потребителя от подделок.

 

Таблица 12. Результаты хроматографического анализа лавандового масла производства ООО «Эфирмасло»

Компонент эфирного масла	2013 г.		2014 г.		2016 г. партия 1		2017 г. партия 1		2017 г. партия 2		2018 г. партия 1		2018 г. партия 2
	%	σ	%	σ	%	σ	%	σ	%	σ	%	σ	%	σ
Tricyclene	‒	‒	0,034	0,0012	0,023	0,0009	0,022	0,0013	0,013	0,0045	0,020	0,0049	0,019	0,0051
α-Pinene	0,393	0,0012	0,315	0,0011	0,346	0,0012	0,207	0,0014	0,214	0,0075	0,120	0,0079	0,118	0,0082
β-Thujene	0,103	0,0002	0,093	0,0002	0,072	0,0002	0,052	0,0002	0,062	0,0044	0,033	0,0046	0,017	0,0049
Camphene	0,470	0,0011	0,351	0,0011	0,266	0,0013	0,241	0,0014	0,185	0,0034	0,172	0,0037	0,204	0,0035
β-Pinene	0,109	0,0003	0,090	0,0002	0,101	0,0003	0,061	0,0003	0,042	0,0042	0,024	0,0044	0,012	0,0043
Sabinene	0,197	0,0005	0,161	0,0004	0,339	0,0006	0,111	0,0005	0,189	0,0107	0,096	0,0109	0,107	0,0106
D3-Carene	0,674	0,0016	0,474	0,0016	0,516	0,0017	0,312	0,0015	0,280	0,0100	0,227	0,0104	0,249	0,0011
β-Myrcene	0,495	0,0012	0,406	0,0013	0,609	0,0019	0,494	0,0012	0,414	0,0042	0,426	0,0051	0,466	0,0046
D-Limonene	0,623	0,0015	0,480	0,0015	0,761	0,0018	0,442	0,0014	0,396	0,0172	0,346	0,0179	0,372	0,0174
1,8-Cineol	4,237	0,0102	1,880	0,0101	2,242	0,0122	2,061	0,0107	1,802	0,0242	2,502	0,0248	2,575	0,0245
β-Phellandrene	0,148	0,0011	1,151	0,0010	0,609	0,0012	0,252	0,0012	0,079	0,0058	следы	‒	0,579	0,0017
α-Phellandrene	‒	‒	0,071	0,0004	0,054	0,0005	0,045	0,0011	0,052	0,0036	0,039	0,0039	‒	‒
trans-b-Ocimene	3,055	0,0074	2,019	0,0073	1,354	0,0079	2,003	0,0082	1,410	0,0115	1,877	0,0119	2,137	0,0116
β-Terpinene	‒	‒	‒	‒	0,070	0,0005	‒	‒	‒	‒	‒	‒	‒	‒
cis-b-Ocimene	1,829	0,0044	1,548	0,0044	1,000	0,0048	1,502	0,0045	0,971	0,0199	1,178	0,0207	1,321	0,0207
β-Terpinene	‒	‒	0,063	0,0003	0,055	0,0006	0,037	0,0011	‒	‒	0,030	0,0058	‒	‒
n-Hexyl acetate	0,187	0,0005	0,175	0,0004	0,086	0,0007	0,146	0,0014	0,119	0,0289	0,113	0,0295	0,123	0,0291
o-Cymene	0,157	0,0004	0,082	0,0004	0,061	0,0005	0,078	0,0004	0,061	0,0264	0,026	0,0272	0,079	0,0268
p-Cymene	0,502	0,0012	0,445	0,0011	0,359	0,0015	0,252	0,0012	0,235	0,0023	0,253	0,0025	0,250	0,0029
Terpinolene	‒	‒	0,044	0,0003	0,046	0,0005	0,010	0,0011	0,041	0,0072	0,046	0,0077	0,040	0,0078
n-Hexyl propionate	‒	‒	0,012	0,0010	0,044	0,0005	0,011	0,0012	0,009	0,0060	0,006	0,0064	0,012	0,0063
n-Hexyl butyrate	‒	‒	0,053	0,0003	0,026	0,0004	0,041	0,0015	0,035	0,0022	0,042	0,0027	0,046	0,0024
n-Hexanol	‒	‒	0,015	0,0010	‒	‒	0,032	0,0013	0,050	0,0018	0,085	0,0019	0,068	0,0021
1-Octen-3-yl acetate	0,778	0,0019	0,883	0,0018	0,840	0,0021	0,514	0,0019	0,562	0,0005	0,382	0,0006	0,413	0,0005
n-Hexy iso-butyrate	0,242	0,0006	0,016	0,0005	‒	‒	0,020	0,0010	0,026	0,0081	0,124	0,0086	0,126	0,0088
n-Hexy iso-butyrate	‒	‒	0,251	0,0008	0,195	0,0006	0,206	0,0115	0,211	0,0275	0,208	0,0279	0,213	0,0284
1-Octen-3-ol	0,282	0,0007	0,510	0,0011	0,505	0,0008	0,346	0,0009	0,420	0,0391	0,287	0,0399	0,301	0,0399
Terpinene 4-acetate	‒	‒	‒	‒	0,088	0,0007	‒	‒	‒	‒	‒	‒	‒	‒
cis-Linalool oxid	‒	‒	0,050	0,0006	0,031	0,0005	0,028	0,0010	0,024	0,0003	0,036	0,0003	0,026	0,0003
Camphor	0,583	0,0014	0,514	0,0015	0,220	0,0014	0,292	0,0017	0,228	0,0214	0,253	0,0218	0,275	0,0222
Linalool	34,026	0,0819	39,850	0,0840	48,050	0,0822	40,043	0,0824	47,562	0,2788	43,768	0,2793	43,472	0,2882
Linalyl acetate	37,568	0,0905	36,002	0,0908	29,953	0,0904	36,376	0,0922	33,293	0,2372	36,057	0,2593	35,598	0,2471
Santalene	0,720	0,0017	0,606	0,0019	0,711	0,0021	0,706	0,0024	0,616	0,0115	0,646	0,0114	0,673	0,0117
Bornyl acetate	0,360	0,0009	0,322	0,0008	0,236	0,0009	0,291	0,0011	0,239	0,0207	0,260	0,0209	0,293	0,0211
Lavandulyl acetate	1,499	0,0036	1,363	0,0039	0,735	0,0037	1,288	0,0041	0,545	0,0026	0,522	0,0028	0,401	0,0029
Terpinen-4-ol	1,994	0,0048	2,523	0,0052	2,323	0,0049	2,089	0,0051	2,371	0,0080	1,768	0,0085	1,472	0,0089
β-Caryopyllene	3,644	0,0088	2,726	0,0079	2,440	0,0092	3,515	0,0087	2,601	0,0123	2,843	0,0127	2,637	0,0124
β-Farnesene	1,136	0,0027	0,881	0,0029	0,867	0,0031	2,273	0,0027	1,431	0,0395	1,675	0,0397	2,029	0,0408
Lavandulol	0,226	0,0005	0,282	0,0007	0,288	0,0005	0,325	0,0011	0,315	0,0222	0,334	0,0229	0,368	0,0231
Cryptone	‒	‒	0,148	0,0011	0,209	0,0009	0,156	0,0012	0,134	0,0525	0,180	0,0527	0,135	0,0529
α-Terpineol	0,784	0,0019	0,788	0,0022	1,092	0,0018	0,842	0,0027	0,948	0,0196	1,050	0,0198	1,036	0,0202
endo-Borneol	1,156	0,0028	0,847	0,0027	0,781	0,0029	0,712	0,0033	0,589	0,0248	0,637	0,0251	0,666	0,0247
MM 204	0,340	0,0112	0,258	0,0119	0,314	0,0117	0,370	0,0114	0,290	0,0813	0,239	0,0822	0,694	0,0818
Terpinen-4-yl acetate	0,221	0,0123	0,136	0,0121	0,109	0,0125	0,292	0,0129	0,218	0,0931	0,011	0,0945	0,307	0,0934
Neryl-2-methylbutanate	0,364	0,0009	0,327	0,0007	0,343	0,0008	0,344	0,0011	0,321	0,0018	0,365	0,0019	0,386	0,0018
ММ 204	0,221	0,0005	0,153	0,0004	‒	‒	0,084	0,0006	‒	‒	‒	‒	‒	‒
Geraniol	0,066	0,0002	0,055	0,0002	0,090	0,0003	0,060	0,0002	0,091	0,0586	0,129	0,0589	‒	‒
p-Cumic aldehyde	0,066	0,0233	0,054	0,0231	0,083	0,0244	0,060	0,0239	0,067	0,0313	0,031	0,0317	0,074	0,0319
Nerol	0,137	0,0003	0,188	0,0002	0,251	0,0003	0,219	0,0004	0,230	0,0076	0,263	0,0079	0,260	0,0077
o-Cymenene	0,088	0,0397	0,062	0,0403	0,043	0,0409	0,053	0,0432	0,038	0,0017	0,057	0,0018	0,042	0,0016
p-Cymenene	0,059	0,0174	0,062	0,0178	0,027	0,0179	0,038	0,0181	0,040	0,0028	0,049	0,0029	0,044	0,0034
Caryopyllene oxid	0,340	0,0008	0,213	0,0009	0,123	0,0008	следы	‒	0,085	0,0136	0,151	0,0143	0,067	0,0137
α-Santalol	‒	‒	‒	‒	0,026	0,0003	следы	‒	0,002	‒	следы	‒	0,010	0,0028

Таблица 13. Результаты хроматографического анализа лавандового масла производства ООО «Эфирмасло», урожай 2015 года. Партия 1.

Компонент	%	σ	Компонент	%	σ	Компонент	%	σ	Компонент	%	σ
Tricyclene	‒	‒	cis-b-Ocimene	‒	‒	trans-Linalool oxide (furanoid)	0,030	0,0006	b-Caryopyllene	4,593	0,0531
a-Pinene	‒	‒	Octanone-3	‒	‒	cis-Linalool oxid	0,019	0.0005	Epi-β-Santalene	0,066	0,0011
b-Thujene	‒	‒	n-Hexyl acetate	‒	‒	α-Cubebene	0,024	0,0006	b-Farnesene	0,548	0,0019
Camphene	‒	‒	o-Cymene	‒	‒	α-Cubebene	0,078	0,0009	Lavandulol	0,319	0,0017
b-Pinene	‒	‒	p-Cymene	‒	‒	Camphor	0,095	0,0009	α-Caryophyllene	0,094	0,0010
Sabinene	‒	‒	γ-Cadinene	0,570	0,0018	Linalool	18,896	0,1619	Cryptone	0,183	0,0014
D3-Carene	‒	‒	Geraniol	0,265	0,0012	Linalyl acetate	56,946	0,2782	a-Terpineol	1,862	0,0118
b-Myrcene	‒	‒	n-Hexyl butyrate	0,004	0,0006	α-Bergamotene	0,125	0,0009	endo-Borneol	1,087	0,0106
D-Limonene	‒	‒	n-Hexanol	‒	‒	Santalene	1,871	0,0228	MM 204	‒	‒
1,8-Cineol	следы	‒	1-Octen-3-yl acetate	0,176	0,0011	Isocaryophyllene	0,157	0,0012	Terpinen-4-yl acetate	0,964	0,0045
b-Phellandrene	‒	‒	3-HEXEN-1-OL	‒	‒	α-Farnesene	0,569	0,0021	β-Citral	0,038	0,0005
a-Phellandrene	‒	‒	n-Hexy iso-butyrate	0,134	0,0009	Lavandulyl acetate	2,497	0,0161	Neryl-2-methylbutanate	1,799	0,0115
trans-b-Ocimene	‒	‒	C15H32	0,039	0,0005	Terpinen-4-ol	2,071	0,0145	β-Cadinene	0,080	0,0012
Terpinolene	‒	‒	p-Cumic aldehyde	0,219	0,0015	o-Cymenene	0,117	0,0011	Caryopyllene oxid	1,719	0,0119
n-Hexyl propionate	‒	‒	Nerol	0,690	0,0156	p-Cymenene	0,094	0,0009	α-Santalol	0,157	0,0017

Примечание: Не обнаружено монотерпеновых углеводородов

Рисунок 44 — Хроматограмма эфирного масла лаванды «органик» производства ООО «Эфирмасло», 2013 год, партия 1; 450,0 кг

Рисунок 45 — Хроматограмма эфирного масла лаванды «органик» производства ООО «Эфирмасло», 2015 год, партия 1; 555,0 кг

Рисунок 46 — Хроматограмма эфирного масла лаванды «органик» производства ООО «Эфирмасло», 2016 год, партия 1; 700,0 кг

Рисунок 47 — Хроматограмма эфирного масла лаванды «органик» производства ООО «Эфирмасло», 2017 год, партия 1; 1370,0 кг

Рисунок 48 — Хроматограмма эфирного масла лаванды «органик» производства ООО «Эфирмасло», 2017 год, партия 2; 1053,0 кг

Рисунок 49 — Хроматограмма эфирного масла лаванды «органик» производства ООО «Эфирмасло», 2018 год, партия 1; 1720,0 кг

Рисунок 50 — Хроматограмма эфирного масла лаванды. Южная Болгария, 2018 год

 

Рисунок 51 — Хроматограмма 1,8-Цинеола и β-Фелландрена по полному ионному току (TIC) – чёрная линия и по интенсивности сигналов ионов с массой 108 (красная линия) и 77 (синяя линия).

2.3 Глубокая переработка отходов лавандового производства

Перспективным направлением для ООО «Эфирмасло» является внедрение на предприятии технологий глубокой переработки отходов производства лаванды. То же касается переработки шалфея, других эфиромасличных культур, зерновых.

Отходы лаванды после паровой обработки можно обработать легколетучими растворителями для извлечения комплекса ценных нелетучих веществ (экстракция). Сырье для получения экстракта — это свежие или высушенные в тени отходы до воздушно-сухого состояния. В результате экстракции получают конкрет с выходом 0,5-0,6%. Кокрет хорощо растворяется в спирте, имеет приятный бальзамический запах, напоминающий свежее сено и кумарин. Из конкрета получают абсолютное масло в виде кремообразной массы темно-зеленого цвета с приятным бальзамическим запахом соцветий лаванды с оттенком свежего сена. Выход абсолютного масла из конкрета достигает 55%, что составляет 0,3% к массе отходов (при влажности 60-70%). Содержание этилового спирта не более 8%. Содержание эфирных масел (летучих веществ) не менее 3%. Абсолютное масло из отходов лаванды применяют в парфюмерно-косметической и мыловаренной промышленности.

Экстракция диоксидом углерода.

Экстракцией жидкой углекислотой сырья и отходов лаванды может быть получен продукт вязкой консистенции от зеленого до темно-коричневого цвета с характерным запахом лаванды. Содержание эфирного масла соответственно для экстрактов из свежего сырья и отходов 42% и 20%. В таблице 14 представлены данные по содержанию основных компонентов в летучей части СО₂-экстракта.

Таблица 14 — Содержание основных компонентов в летучей части СО₂-экстракта (%):

Компонент	Эфирное масло из сырья	Эфирное масло в СО2-экстракте из сырья	Эфирное масло в СО2-экстракте из отходов
линалоол	56	32	30
линалилацетат	11	48	46

В нелетучей части экстракта содержатся много практически важных компонентов (таблица 15):

Таблица 15. Компонентный состав нелетучей части сырья и отходов

Компонент	Сырье, %	Отходы, %
воски	3	4
каротиноиды	0,04	0,01
свободные жирные кислоты (пальмитиновая, олеиновая, С17:1, стеариновая)	2	3,2
неомыляемая фракция жиров	57	79
омыляемая фракция жиров (пальмитиновая, пальмитоолеиновая, маргариновая, С17:1, стеариновая, олеиновая, линолевая)	36	11

Рекомендации: для получения дополнительного объема органических веществ для последующего использования в парфюмерной, лакокрасочной и других отраслях промышленности необходимо проводить глубокую переработку отходов экстракцией летучими растворителями или жидкой двуокисью углерода.

На рисунке 52 представлен БИК-спектр отходов биомассы лаванды после отгонки эфирного масла. Эти отходы располагаются в отвалах рядом с заводом по отгонке эфирных масел. Методом БИК-спектроскопии определен химический состав этих отходов (%):

Са – 1,11

Р – 0,32

Влага — 10,6

Липиды – 3,48

Зола – 3,14

Протеин – 10,41

Углеводы – 70,96

 

Рисунок 52 – БИК-спектр биомассы отходов лаванды после отгонки эфирного масла

 

Проведено микроскопическое исследование биомассы отходов лаванды после отгонки эфирного масла. Результаты представлены на рисунке 53 и в таблице 16.

Рисунок 53 – Микроэлектронные фотографии биомассы отходов лаванды после отгонки эфирного масла

Таблица 16 – Элементный состав биомассы отходов лаванды после отгонки эфирного масла

Элемент	Вес %	σ	Элемент	Вес %	σ
C	54.3	0.9	O	38.2	0.8
Ca	2.9	0.1	K	2.2	0.1
Si	0.8	0.1	Cl	0.5	0.1
S	0.3	0.1	Mg	0.3	0.1
Cu	0.2	0.1	Fe	< 0.1
Al	< 0.1		P	< 0.1

 

Вывод: по химическому составу отходы после отгонки эфирного масла лаванды представляют собой достаточно богатый по макро- и микрокомпонентному составу продукт, который может быть использован для приготовления кормовых добавок для сельскохозяйственных животных или в качестве сорбента для обогащения фосфорсодержащими растворимыми веществами полей предприятия.

Биоэнергетическая оценка отходов производства лаванды.

Для оценки биоэнергетического потенциала биомассы отходов лаванды проведены испытания образцов термоаналитическим методом. Характерная термограмма приведена на рисунке 54.

Рисунок 54 – термограмма биомассы из отвала после отгонки лавандового масла, отбор 02.07.2019

Впервые для биоэнергетической характеристики отходов биомассы лаванды в наших исследованиях установлено, что содержание воды в образцах составляет 7,2 – 8,3%, органические компоненты 86,1 – 87,4%, минеральные компоненты 4,9 – 5,3%. Суммарная энергия активации по всем компонентам составляет 2348 кДж/кг, в том числе по органическим компонентам 1066 кДж/кг, по воде – 20,6 кДж/кг, по минеральным компонентам – 1262 кДж/кг.

Константа скорости реакции термического разложения, как важнейшая физико-химическая характеристика процесса деструкции веществ, для физически связанной воды составляет 0,154; для координированной воды – 0,205; для органических компонентов, разлагающихся от 200 до 550 ^оС изменяется от 0,397 до 0,706; для минеральных компонентов – 0,470.

Таким образом, отходы лаванды после отгонки лавандового масла в виде биомассы из отвалов обладают высоким биоэнергетическим потенциалом и могут быть использованы не только для дополнительного получения экстрактов из этой биомассы, но также для производства топливных пеллет.

2.4 Исследование химического состава зерна пшеницы

Отбор образцов пшеницы озимой мягкой сорта Есаул, выращенной по технологии «органик» и по традиционной технологии, проведен 01 июля 2019 г. (акт отбора образцов, рисунок 55) с полей 100/2 и 4.

Рисунок 55 – Акт №3 отбора образцов проб для анализа

Пшеница мягкая озимая (Triticum aestivum L.) сорт Есаул внесена с 2006 года в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию (№9705649).

На поле №21 (владелец участка Базовой Владимир Николаевич) пшеницу сеяли в октябре 2018 года. Весной 2019 года проводили обработки пестицидами:

— препарат Балерина (250 г/га) относится к системным гербицидам против однолетних двудольных, в том числе устойчивых к 2,4-Д и МЦПА, и некоторых многолетних корнеотпрысковых сорняков в посевах зерновых культур, кукурузы, проса и сорго,

— фунгицид маэстро Маэстро – системный фунгицид (0,5 л/га) с профилактическим, лечебным и искореняющим действием, для защиты зерновых колосовых культур – мучнистой росы, видов ржавчин, пятнистостей листьев, болезней колоса; сахарной свеклы – церкоспороза, мучнистой росы. Действующее вещество: Пропиконазол + ципроконазол.

Препарат для органического земледелия: Эффект Био® Деструктор стерни/почвенный фунгицид. В состав препарата входят живые вегетативные клетки и споры Bacillus subtilis, спорово-мицелиальный комплекс Trichoderma viride и Trichoderma lignorum, а также их метаболиты (ферменты, фитогормоны и биологически активные вещества). Препаративная форма: жидкость. Токсичность: Практически безвреден для человека, теплокровных животных, полезной энтомофауны и окружающей среды. Не фитотоксичен. Класс опасности: 4 (малоопасное вещество).

Препарат: Биокомплекс-БТУ — универсальное микробиологическое удобрение (0,5 л/га) для овощей, фруктов, декоративных растений, газонов, цветов, Марка 2. Состав: Общее число жизнеспособных эффективных микроорганизмов – не менее 1,0 × 108 КОЕ/см³ — бактерии-антагонисты патогенных для растений грибов и бактерий, — азотфиксирующие, фосфор- и калиймобилизирующие бактерии, — макро- и микроэлементы, биологически активные продукты жизнедеятельности бактерий. Назначение: предпосевная обработка семян овощных, бахчевых, бобовых и цветочно-декоративных культур; обработка клубней картофеля, луковиц, рассады и саженцев перед посадкой; корневые и внекорневые подкормки; защита от грибковых и бактериальных болезней; восстановление полезной микрофлоры почвы.

Для оценки качества зерна пшеницы, выращенной по традиционной технологии и технологии «органик», проведено определение этих показателей качества в соответствии со стандартами. Результаты представлены в таблице 17.

Таблица 17. Показатели качества зерна пшеницы. Отбор 01.07.2019 г.

Вид земледелия	Число падений	Стекло-видность	Влага	ИДК	Зола	Клейковина	Протеин
Традиционное	256,1±7,8	38,3±1,2	11,4±0,4	76,5±2,3	1,68±0,03	10,6±0,4	9,67±0,20
Органическое	194,3±5,8	46,2±1,4	10,9±0,4	77,1±2,3	1,55±0,03	25,1±0,8	15,70±0,28

Как видно из приведенных показателей при выращивании пшеницы с использованием органической системы земледелия снижается число падения, что свидетельствует о снижении количества крахмала и снижении активности фермента гликозид-гидролазы. При этом содержание массовой доли влаги в зерне пшеницы снижается с 11,4 % до 10,9 %, а также значительно увеличивается содержание сырого протеина с 9,79 % до 15,7 % и особых клейковинных белков c 10,6 % при традиционном земледелии и до 25,1% при органическом земледелии. Это обуславливает улучшение хлебопекарных характеристик получаемой продукции и улучшение качества хлеба, выпекаемого из пшеничной муки.

Показано увеличение показателя стекловидности зерна при применении органического земледелия до 46,2 % по сравнению с вариантом выращивания пшеницы при традиционном земледелии (38,3%). Возрастание величины стекловидности свидетельствует о лучшей упаковке белковых гранул в эндосперме и определяет лучший выход муки и улучшение показателей качества хлебной продукции.

Снижение массы 1000 зерен (рисунок 56) определяет изменение структуры урожая и количество оболочек, переходящих в муку при размоле зерна пшеницы. Одновременное уменьшение содержания сырой золы говорит об увеличении качества данной сорта пшеницы при выращивании в условиях ведения органического земледелия.

Содержание сырого жира и углеводов, в том числе в виде клетчатки, определяет пищевую ценность зерна зерновых культур и обуславливаются генетическими характеристиками данного сорта пшеницы. Однако условия выращивания также вносят большой вклад в формирование пищевой ценности зерна пшеницы. Результаты исследований свидетельствуют о достоверном увеличении содержания сырой клетчатки в зерне при применении органического земледелия (3,03±0,06%, в традиционном — 2,21±0,04%), что обуславливает пищевую ценность и эффективность размола полученного зерна пшеницы.

Рисунок 56 – Масса 100 семян пшеницы

Оценивая показатели содержания белка, сырой клейковины, индекса деформации клейковины (ИДК), стекловидности качество зерна, полученного при традиционном земледелии можно оценить по 4 классу технических требований (ГОСТ 9353-2016). По показателям качества зерно, полученное в результате органического земледелия, оценивается по 3 классу технических требований (ГОСТ 9353-2016).

Аминокислотный состав

Оценка аминокислотного состава пшеницы выращенного при органическом земледелии показала увеличение содержания, как суммы аминокислот, так и количества отдельных незаменимых аминокислот. Увеличение содержания аминокислот, а также возрастание количества сырого протеина свидетельствует об увеличении размеров поступления азота в растения пшеницы и наиболее эффективное использование его на формирование зерновой хорошего качества, обладающего ценными пищевыми, хлебопекарными и мукомольными характеристиками. Эта тенденция, вероятно, объясняется применением разрешенных препаратов для органического земледелия, о которых было сказано выше.

Оценка элементного состава зерна пшеницы, выращенной по традиционной технологии, проведен методом электронной сканирующей микроскопии, и результаты представлены на рисунке 57.

Рисунок 57 – Аминокислотный состав зерна пшеницы

Элементный состав зерна пшеницы.

Оценка элементного состава и поверхностных характеристик зерна пшеницы методом электронной сканирующей микроскопии показала получение более выравненной поверхности зерна и резкое увеличение содержания алюминия, калия и хлора на поверхности при органическом типе земледелия, что определяет его лучшую сохранность и меньшую повреждаемость насекомыми, а также улучшение показателей лежкости зерна при хранении.

Элементный анализ зерна пшеницы, выращенной по технологии традиционного земледелия, представлен на рисунке 58 и в таблице 18.

Рисунок 58 — Микрофотография поверхности зерна (традиционное земледелие)

Таблица 18. Элементный состав зерна пшеницы, выращенной по традиционному земледелию

Элемент	Вес %	σ
C	46.7	2.0
O	45.5	1.8
K	4.5	0.2
Ca	1.2	0.2
Al	0.8	0.1
Cl	0.4	0.1
Si	0.3	0.1
Na	0.1	0.1
S	0.1	0.1
P	0.1	0.1
F	0.1	0.4
Mg	0.1	0.1

 

Элементный анализ зерна пшеницы, выращенной по технологии органического земледелия, представлен на рисунке 59-61 и в таблице 19.

Многослойная карта ЭДС зерна пшеницы (органик)

Суммарный спектр карты, образец зерна пшеницы (органик)

Рисунок 59 — Микроэлектронная фотография поверхности зерна пшеницы (органика)

Таблица 19. Элементный состав зерна пшеницы (органик)

Элемент	Вес %	σ
C	54.0	1.5
O	30.9	1.2
K	6.2	0.2
Al	6.0	0.2
Cl	1.0	0.1
Ca	0.7	0.1
Fe	0.5	0.2
Si	0.3	0.1
Mg	0.1	0.1
S	0.1	0.1
P	0.1	0.1

 

Рисунок 60 — Элементный анализ по кислороду и углероду зерна пшеницы

 

Рисунок 61 — Элементный анализ зерна пшеницы

 

В связи с тем, что при выращивании пшеницы по традиционной технологии был использован гербицид и фунгицид, а поле примыкало к полю органик, то представляло интерес установить, содержатся ли остаточные концентрации пестицидов в зерне пшеницы, выращенной по технологии органик. Измерения массовой доли основного вещества пестицида методом газовой хроматографии по методике МИ-01/19 показало отсутствие этих веществ в зерне пшеницы, выращенной по технологии органик.

Таким образом, можно сделать вывод, что применение органического земледелия при выращивании пшеницы позволяет получить зерно 3 класса качества, с хорошими мукомольными, хлебопекарными и пищевыми характеристиками по сравнению с традиционной системой земледелия. Кроме того, показано улучшение сохранности и меньшая повреждаемость насекомыми, а также улучшение показателей лежкости зерна, что имеет большое значение при хранении зерна в течение длительного времени.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В условиях Республики Крым и в южных регионах страны переход части хозяйств на органическое земледелие является одним из перспективных направлений. Это касается хозяйств, которые выращивают, прежде всего, эфиромасличные культуры, рынок которых в нашей стране и в мире ежегодно растет. Также в дополнение к эфироносам в таких хозяйствах выгодно выращивать органическую пшеницу, а также органический масличный лен.

При переходе на органическое земледелие в случае сертификации по Российскому, Европейскому или Американскому законодательству необходимо руководствоваться следующими документами, разработанными в последние годы и действующими в странах:

• Федеральный закон №280-ФЗ. Об органической продукции и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации.
• ГОСТ Р 56104-2014. Продукты пищевые органические. Термины и определения.
• ГОСТ Р 56508-2015. Продукция органического производства. Правила производства, хранения, транспортирования.
• ГОСТ Р 57022-2016. Продукция органического производства. Порядок проведения добровольной сертификации органического производства.
• ГОСТ 33980-2016. Продукция органического производства. Правила производства, переработки, маркировки и реализации.
• Кодекс Алиментариус. Органические пищевые продукты. http://mcx.ru/upload/iblock/dc1/dc1d59e41d7fd74f55effad82de756ab.pdf
• Международные требования по сертификации производства органической продукции для органов по сертификации. Разработаны при участии Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (FAO, Рим) Международной федерации движения за органическое сельское хозяйство (IFOAM, Бонн) и Конференцией Организации Объединенных Наций по торговле и развитию (UNCTAD, Женева). 2008.
• Нормативные требования IFOAM для системы органического производства и переработки. 2012. Общие цели и требования органических стандартов (COROS) – Единые требования IFOAM. Стандарт IFOAM для системы органического производства и переработки. Утвержденные IFOAM требования аккредитации для органов по сертификации, контролирующих органическое производство и процессы переработки.
• Регламент совета (ЕС) № 834/2007 от 28 июня 2007 г. Об экологическом производстве и маркировке экологической продукции и о прекращении действия Регламента ЕЭС № 2092/91.

В рамках выполнения проекта по теме «Комплексное эколого-химическое обследование по международным стандартам «Органик» хозяйства-экспортера и обоснование целесообразности производства органической продукции в условиях юга России» проведено обследование шести полей (2 поля – выращивание озимой пшеницы в севообороте и 4 поля, занятых лавандой) в ООО «Эфирмасло».

Результаты исследований, выводы и рекомендации представлены в конце каждого раздела.

Необходимо отметить, что на карбонатных черноземах данного хозяйства при проведении оценки почвенного плодородия на основании данных хозяйства и анализов выборочных образцов (рН, гумус, калий, фосфор, макро- и микроэлементы, баланс водного режима) отмечено, что содержание гумуса достаточно высокое – до 3,9%, при этом рН почв имеет щелочной характер. Для полей №21, №175, №4, №179, №1, №100/2 показатель рН составил 8,38 ± 0,26; 8,20 ± 0,24; 7,35 ± 0,20; 8,15 ± 0,22; 8,37 ± 0,25 и 8,63 ± 0,27 соответственно.

Главной проблемой, которую необходимо решать хозяйству по минеральному составу — то, что в почвах на полях ООО «Эфирмасло» очень низкое содержание подвижного фосфора. Так на поле №4, где выращивают пшеницу по технологии органического земледелия, концентрация подвижного фосфора в почве составляет 7,5 мг/кг почвы, а по традиционной технологии (поле №21) – 4 мг/кг почвы. На полях №175 и №179, где выращивают лаванду в течение 25 лет содержание подвижного фосфора составляет 6,5 и 7,5 мг/кг соответственно. Для полей №1 и №100/2 с лавандой, выращиваемой с 2005 года содержание фосфора 1,5 и 2,0 мг/кг почвы соответственно.

С 2017 года по 2019 год отмечена тенденция к снижению подвижного фосфора в почве на исследованных полях.

Исследования содержания в почвах обменного калия в 2019 году показали, что на полях №21 и 100/2 его концентрация характеризуется как средняя и составляет 167 и 115 мг/кг соответственно, на остальных полях №175, №4, №179 и №1 концентрация обменного калия характеризуется как повышенная и составляет 209, 226, 211 и 270 мг/кг почвы соответственно.

Проведена оценка степени засоренности полей, продуктивность, урожайность пшеницы и лаванды, исследован биохимический состав товарного качества урожая сельскохозяйственных культур на примере зерна пшеницы и лаванды (белок, сухое вещество, общий жир, ненасыщенные жирные кислоты, элементный состав, химический состав эфирного масла и т.д.). Предложены рекомендации по увеличению содержания в почве фосфора и подвижных форм макро- и микроэлементов.

Впервые проведена оценка термодинамических характеристик почв с разных полей и урожая пшеницы при органическом производстве в сравнении с традиционным.

Необходимо отметить, что результаты исследований по 2019 году показали преимущество по качеству пшеницы в органическом земледелии по сравнению с интенсивным. Показано, что урожайность пшеницы, выращенной по технологии органического и традиционного земледелия практически одинаковы, но органика превосходит по биохимическим показателям: увеличивается содержание сырого протеина с 9,79 % до 15,7 % и особых клейковинных белков c 10,6 % до 25,1%. Это обуславливает улучшение хлебопекарных характеристик получаемой продукции, улучшение качества хлеба, выпекаемого из пшеничной муки.

Результаты хроматографического анализа эфирного масла лаванды за 2013-2018 годы также свидетельствуют об его высоком качестве, не уступающем французскому маслу. В эфирном масле лаванды производства ООО «Эфирмасло» присутствует до 53 химических компонентов, придающих маслу специфический Крымский аромат и являющихся объективным доказательством происхождения масла именно из этого региона. Эфирное масло лаванды соответствует всем требованиям ГОСТ по максимальным значениям показателей. Предложены рекомендации по увеличению сбора эфирного масла лаванды.

Результаты проведенных по проекту исследований использованы в образовательном процессе при обучении магистров по программе «Химико-токсикологический анализ и оценка объектов агросферы» и аспирантов при практическом применении физико-химических методов анализа в токсико-экологической экспертизе, методам оценки качества растениеводческой органической продукции, в том числе эфиромасличной. Разработан проект методических рекомендаций по выращиванию эфиромасличных культур в условиях южных регионов страны на примере лаванды, которые необходимы при подготовке экспертов по контролю и сертификации органического сельскохозяйственного производства, органического сырья и органической продукции.

Разработана база данных «Кинетические параметры термодеструкции биологических образцов по данным термического анализа».

Апробация результатов проведенного исследования осуществлена в рамках круглого стола «Органическое земледелие», проведенного 17.06.2019-18.06.2019 в Симферополе, Отчете Союза Органического Земледелия по итогам работы в 2019 году, 11 октября 2019 г. Москва, ВДНХ, в выступлениях на 7 международных конференциях.

По теме данного исследования было опубликовано 8 работ.

Интенсивное развитие органического земледелия, повышение его конкурентоспособности приводят к тому, что сторонники традиционного земледелия (или противники органического) ставят дополнительные более жесткие требования. Например, французские производители эфирного масла не согласны новыми требованиями ЕС, согласно которым масло лаванды получает классификацию как потенциальный аллерген, что помещает ее в категорию «химические токсины». По новым правилам, продукты, содержащие эфирное масло лаванды, должны маркироваться — «Может вызывать необратимые последствия при попадании в дыхательную или пищеварительную систему». По мнению производителей и экспертов-химиков, лавандовое масло, используемое в парфюмерии, средствах косметики и ароматерапии, не является химически производимым ингредиентом, и максимальный негативный эффект от аллергии, вызываемой им, является зуд и сыпь. С другой стороны, целебные и успокоительные свойства масла перевешивают все возможные негативные последствия. Кроме того, лавандовые поля притягивают миллионы туристов, желающих полюбоваться их видом. Производители не возражают против маркировки «потенциальный аллерген», но приравнивать масло к реальным химикатам не разумно и вредно [22].

Таким образом, в условиях юга России целесообразно увеличивать объемы производства эфиромасличных культур, применяя в севообороте сельскохозяйственные культуры, которые могут иметь конкурентные преимущества по сравнению с теми же, но выращиваемыми по традиционной агротехнологии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Рынок косметики. http://www.ereport.ru/prel/rynok-kosmetiki.htm. заход 30.10.2019.
2. Уход за лицом. http://www.nezabudka-shop.ru/ukhod_za_litsom/uvlazhnenie_i_pitanie/krem_s_gialuronovoy_kislotoy.htm.  заход 30.10.2019.
3. www.loreal-finance.com
4. Обзор мирового рынка косметики. https://cosmetology-info.ru/7740/news-Obzor-mirovogo-rynka-kosmetiki-v-2018-g-Luchshiy-god-v-istorii-mirovogo-rynka-krasoty-za-poslednie/htm
5. Успешный опыт органического земледелия ООО «Эфирмасло». http://agbz.ru/articles/oprovergaya-stereotipyi—uspeshnyiy-opyit-organicheskogo-zemledeliya-ooo—efirmaslo—kryim заход 10.09.2019.
6. https://soz.bio/manufacturers/ooo-efirmaslo/
7. ГОСТ 26205-91 Почвы. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Мачигина в модификации ЦИНАО.
8. ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки.
9. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почвы. М.: Агропромиздат. 1986. 416 с.
10. ГОСТ 26213-91. Почвы. Методы определения органического вещества.
11. ГОСТ 26483-85. Почвы. Приготовление солевой вытяжки и определение ее рН по методу ЦИНАО.
12. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат. 1985. 351 с.
13. Кремлев А.Г. Математика. Раздел Статистика. Екатеринбург. Изд-во УрГЮА. 2001. 140 с.
14. ГОСТ Р 54078. Пшеница кормовая. Технические условия.
15. Белопухов С.Л., Шнее Т.В., Дмитревская И.И. Методические указания по проведению испытаний биологических образцов методом термического анализа. Под ред. проф. Белопухова С.Л., М.: Изд-во РГАУ-МСХА имени К..А. Тимирязева, 2014, 87 с.
16. ГОСТ ISO 3515-2017. Масло эфирное лавандовое (Lavandula angustifolia Mill.). Технические условия.
17. ГОСТ 9353-2016. Пшеница. Технические условия.
18. ГОСТ 32689.1-2014[18]. Продукция пищевая растительного происхождения. Мультиметоды для газохроматографического определения остатков пестицидов. Часть 1. Общие положения
19. ГОСТ Р 53043-2008. Продукция и сырье эфирномасличное, травянистое и цветочное. Термины и определения.
20. Хейфиц Л. А., Дашунин В. М. Душистые вещества и другие продукты для парфюмерии. — М.: Химия, 1994. — 256 с. .
21. Войткевич С. А. 865 душистых веществ для парфюмерии и бытовой химии. — М.: Пищевая промышленность, 1994. — 594 с.
22. Источник: https://cosmetology-info.ru/1482/news-Novye-zakony-ES-grozyat-rynku-lavandovogo-masla/

Масличные в РФ. Агровестник Крыма. 2019. №9. 07 марта 2019. С.19-20.

Приложения