拟美国薄荷的种植方法
【专利摘要】一种用于种植拟美国薄荷的方法，其包括按照在约2.5至约5磅每英亩之间的比率播种，优选地为大约4磅每英亩。因为所必须的仅仅是播种、第一季的除草以及之后每季进行收获，所以燃油成本降低。除草剂使用的减少导致密集的种植率、由于轧制而提高的发芽、以及以更高比率播种时更加有效的植物天然除草剂。该方法包括播种、在第一生长季进行修剪、此后每季进行收获。该方法结果得到免受杂草污染的油，并且香芹酚水平高。
【专利说明】拟美国薄荷的种植方法发明领域
[0001]本发明涉及一种生产高效收获香芹酚香精油的拟美国薄荷的方法。
【背景技术】
[0002]一些植物香精油早已知具有可以用作食品或调味剂、以及用于医药和工业用途的特性。不同的植物物种提供不同的油。例如，作为调味剂的薄荷的叶子有时用于帮助消化问题。从花中提取的丁香油可以用作调味、香味、以及各种历史的药物用途。产自桉树叶子的桉树油可以用在很多清洁溶液中和作为防腐剂。
[0003]作为另外一个例子，拟美国薄荷和许多属于真薄荷家族(即唇形科植物)的其他植物，一直是香叶醇、百里酚和香芹酚香精油的来源。香叶醇用在香水中。百里酚是用在漱口水作为防腐剂，并已显示出具有抗真菌活性。众所周知，香芹酚也可以用作抗微生物剂、抗真菌剂和作为调味剂。
[0004]虽然看上去似乎一个物种的每种植物具有类似油含量分布，但是已经发现一种植物的不同种可以提供不同比例的其产生的香精油。有很多理论用作解释该不同的原因，包括对气候的相应、水分含量、营养水平、由于这些压力的进化等。
[0005]许多植物原产于某一特定地理区域和/或气候。从历史上看，那些寻求植物油的人会从它们的自然栖息地搜集许多植物。一些含有可取油的植物被种植用于研究与油相关的研究。但是，美国薄荷属的商业用途迄今包括繁殖种子，以增添自然草原和野花种子混合的色彩。
[0006]用于研究或者播种目的的栽培可以包括将植物从其天然生长地转移至不同地理、气候、土壤类型、或其组合。种子从一个地区到另一个地区的自然旅行还可能导致给定物种的新栖息地，其中新的栖息地可包括与自原生地不同的气候、土壤、或害虫。人们已经注意到，这种转移可能不仅会导致植物为了响应环境差异而产生不同的物理特性，这些改变反过来可能导致由植物产生的油的比例不同。
[0007]美国薄荷属是一个包括约16种的属。这些植物是直立、草本、一年生或多年生的唇形科植物，原产北美。这些植物的高度通常在I至3英尺(0.2到0.9米)的范围，具有相等的扩散，有细长和长锥形(披针形)的叶子。叶子粉碎后流出一种刺鼻地、高芳香的油。俗名包括香蜂草(bee balm)、欧薄荷(horsemint)、大红香蜂草(oswego tea)、以及香朽1檬(bergamot)等。当本文中使用术语“美国薄荷属”时，可以理解为其包括由这些名字已知的植物，并且所提供的植物满足美国薄荷属的特性。
[0008]就拟美国薄荷来说，一些研究提供了有关信息。在二十世纪七十年代的早期(MARSHALL H, H, and R.ff.SCORA.1972, A newchemical race of Monardafistrrlosa (Labiatae).Can.J.Bot.50:1845-1849), 一种新的化学种的拟美国薄荷在加拿大曼尼托巴被发现并研究。拟美国薄荷广泛分布在北美，并被发现具有与大多数其他种族不同的气味。由于气味是无化学测试时唯一可辨别的不同，其被冠以“甜美国薄荷属”。其他甜美国薄荷属植物通常更稀少，在很多研究的收集地点不生长。通常情况下，甜美国薄荷属植物在轻质砂子和稳定的沙丘上被采集。
[0009]甜美国薄荷属与其他薄荷属杂交。然后通过叶油色谱对杂交品种的油和甜美国薄荷属的油进行研究。研究人员发现非甜美国薄荷属的油是中等粘度的、且澄清无色，而甜美国薄荷属的油闻起来香甜。色谱图标明甜美国薄荷属的油与被测试的非甜美国薄荷属相比包括更高的香叶醇，但是百里酚和香芹酚的含量更低。
[0010]另一项1993 年完成的研究(MRz7a, G.，F.A.Kiehn, and H.H.Marshall.1993.Monarda:A source of geran1l，linalool，thymol and carvacrol-richessential oils,p.628-631.1n: J.Janick and J.E.Simon (eds.)，New crops.Wiley, New York)将薄荷属看做某种油的来源，特别是香叶醇、芳樟醇、百里酚和香芹酚。这项研究还提出了以下的想法:特定物种的植物，但种植和主要目标在不同地区可能会产生不同的油。当拟美国薄荷与大红香蜂草(M.didyma)杂交，产生强烈的混合从而生成香叶醇、芳樟醇、麝香草酚、香芹酚和其他萜烯。但是，这次研究中进行的多次杂交导致了不育株，其必须通过分裂繁殖。该研究采用了 10000株/公顷(或24，000 /亩)种植率。研究发现通过分株(crown divis1ns)繁殖可以轻松实现，但是因为分株是繁琐、且效率低下的，研究推荐使用扦插代替。扦插建议长10-12cm，将其根部浸溃在生根化合物，然后放在雾化室的沙中。据报道，使用该方法一周内会生根，并建议在14-16天进行移植。此外，杂草被报道可以通过除草剂(如氟乐灵、特草定、索兰和百草枯)轻易的控制。收获后，使用水蒸气提出来提取油，然后进行气质色谱和质谱分析。一个杂交品种表现除了高水平的香叶醇；该杂交品种现目前生长在加拿大阿尔伯塔省南部，用于香叶醇的生产。
[0011]据报道，锈病，也称作薄荷锈菌，是引发无菌美国薄荷属(马萨，1993)落叶、茎损伤和退化的主要疾病。控制锈病的推荐方法包括在早春应用除草剂百草枯。这篇文章还报道了各种香精油的产量在0.65和1.2g/100g新鲜植物材料之间，或者在大约60-125kg油/公顷之间。
[0012]如前面所述，香芹酚和百里酚都有防腐和抗微生物活性，并已被相应地使用，其表现为——可以作为除草剂使用，特别，用于控制苔藓和地钱。香叶醇因为其香味最频繁用于生产香水。在本发明中，发明人假设拟美国薄荷植物中油的水平可能至少一定程度上取决于种植和生长的方法。寻找一种针对所需要的油具有选择性的种植拟美国薄荷并从中收获油的可靠的方法将是有益的
[0013]在大多数情况下，历史上拟美国薄荷已经被种植作为用于野花种植目的的种子，而非用于产油，尽管某些植物已经被选择用于香叶醇的生产。拟美国薄荷是直立芳香一年生或多年生的植物，其开有漂亮的粉红色/紫色的花。其经常用在野花种子混合和草原恢复项目。用于种植拟美国薄荷的推荐方法包括约0.25磅间/亩和2磅/英亩的种植率，以及扦插或分裂植物从而增加它们等。
[0014]所需要的是一个以商业规模生产拟美国薄荷的方法，从而经济的产生相对高水平的香芹酚。这样做的较好的方法将减少耕作费用和劳动，同时提供一个可靠的方法用于可靠地收获多用的油。
[0015]因此本发明的一个目的是确定合适的种子播种率和间距，从而提供以及鼓励高效生产香芹酚。
[0016]本发明的另外一个目的是提供一种种植拟美国薄荷的方法，其结果是最少费用进行杂草和/或锈病的控制，而同时提供高水平的期望的香精油或者油。
[0017]本发明的另外一个目的是提供一种种植拟美国薄荷的方法，其减少需要的燃料的量，特别是通过减少用于施加除草剂的燃料和通过混合在美国薄荷属中不需要的杂草用于蒸馏/烹饪的锅炉燃料的需要。
[0018]本发明的另外一个目的是提供一种种植、培育和收获拟美国薄荷的方法，其可以提供一种经济可行的生产一种或多种香精油的方法。
[0019]本发明的主要目的是提供一种种植拟美国薄荷的方法，其始终获得高品质和高生产水平的香精油。
[0020]发明概述
[0021]本发明包括迄今为止还未知的推荐的播种率和培养方法。该方法增加了发芽、降低除草剂和燃料的使用，并增加拟美国薄荷油的产率。虽然拟美国薄荷已知被推荐种植率在每英亩约0.25至2磅的范围内(拟美国薄荷包含1，120，000籽/磅)用于生产用于野花种子混合和草原草的种子，令人吃惊地发现这些种植率没有提供更好的方法用于种植和收获植物以及它们含有的所需的香精油。在以前建议的种植率，杂草压力引起产油量的下降，并导致与这些杂草(如杂草中的芳香树液)相关的不想要的污染物含量的增加，其会出现在采收的油中。这些污染物会降低油品的品质高达40%。从拟美国薄荷的领域去除这些杂草从而避免污染和产量下降的压力，需要更多燃料用于操作去除/销毁这些杂草和/或除草剂。其结果是整个操作效率的降低。
[0022]发明人实验在12英亩的土地条播沟上按照不同的种植率播种。具体地，2.0,2.5、
3.0,3.5,4.0,4.5和5磅种子每英亩。在收割前5天所拍照片标明在第一次收获时较高种植率相对于较低种植率而言杂草明显下降。在收割后30天所拍照片标明拟美国薄荷种植的较低种植率甚至在这个阶段导致较高的杂草压力，其相应地将转化为增加下个季度的压力。
[0023]进一步，发现在条播或者撒施播种后轧制地面将增加发芽。从理论上讲，由辊筒提供的土壤压实为种子发芽提供了一个更好的屏障，其可以保持水分，并防止鸟类或其他害虫。
[0024]相反，本发明建议种植率在约2.5磅/英亩到约5磅/英亩之间，或者，更优选地在约4磅/英亩，通过撒施播种或条播。进一步，方法包括轧制地面固定围绕在条播或撒施种子周围的土壤从而锁住水分。在一些实施方案中，方法不建议第一季收获，而是定期修剪。一些实施例提供了植物种群相关的控制杂草的推荐方法，其他则使用除草剂或两者的某种组合。还提供了有关农药使用和施肥建议。该方法主张某种与收获拟美国薄荷从而最优的产出所需的油相关的做法，并描述了从植物中分离油的装置和方法。最后，该方法包括推荐最好的做法用于在销毁前进行多年生持续生产的维护和生产季数目。
[0025]总之，优选的实施例之一包括采用在约2.5磅和约5磅每英亩之间条播播种或者撒施播种，更优选地在约3.5磅至约4.5磅每英亩之间，最优选为在4磅每英亩左右，一旦播种，采用手段锁住水分。一种推荐的方法是在整个土地上使用辊筒，既将土壤压实到一定程度，又锁住了水分。播种是在每年春天完成。
[0026]本发明的其他目的、特征和优点，将通过下面的描述可以容易地理解。该描述参考附图，这是为了说明优选实施例的。然而，这些的实施方式并不代表本发明的全部范围。发明人关于他的发明中的主题被特别指出并清楚地要求在本说明书的结论的权利要求中。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1.描述培养过程的流程图；
[0028]图2.输送装置的透视图；
[0029]图3.运送装置的端视图；和
[0030]图4.说明水蒸气蒸馏成分的图示
[0031]详细说明
[0032]本发明包括在田间将拟美国薄荷的种子进行播种，种植率在约2.5磅每英亩至约5磅每英亩之间，更优选的在约3.5磅到4.5磅每英亩，第一年定期割草，然后在几年后收获。对于单一种植的植物14的生命周期一般为5-7次收获，但是可长可短，取决于土壤条件、气候和饲养方法。用于调节土地、种植种子、修剪植物、扦插植物、收集植物的设备可以分别是本领域技术人员已知并理解的任何类型。每种这些类型的设备的举例在本文中通过机器生产商的品牌名称被提供，但是他们被严格的提供用于示例的目的，而不是为了限制。
[0033]现在参看图1，土地12通过常规耕种、土地培育、圆盘耙耕作或其他用于翻动或松动上层土壤的方法进行准备。例如但是不限于，可以使用CaselH，Krause或者其他经销商的盘16。接下来，土地被播种4。种子10然后可以被条播或撒施播种。当条播后，大约8英寸到大约10英寸的间距是理想的。虽然有很多允许的条播方式，有两个例子是由Brill1n或Taka产生。或者，种子10可以被撒施播种。同样，各种可以接受的撒施播种的设备可用，如TerraGator。在任何一种情况下,撒施播种或条播,种子10应该按照上面提到的播种率进行种植。
[0034]在一个优选的方法中，种植(通过条播或者撒施播种或其他装置)后优选地通过轧制或者其他土壤压实活动6。一个可接受的辊筒装置的例子是Riteway model 4300，其重量在15800磅至23500磅之间。轧或其他压实活动完成后最好当天现场种植，更严格地，在条播或撒施播种的2-48小时内。推荐该时间设置从而避免土壤过分干燥，保护种子免受鸟类伤害，从而将土壤充分压实以形成密闭帮助保持水分，提高种子的发芽率。
[0035]在第一个季中，土地12应该定期修剪8。根据降雨量、土壤和气候条件，割草可能会一个季4-6次或者偶尔2-4次。在第一季，野草生长的比美国薄荷属要快得多，因此割草的目标是保持野草的高度减少至允许美国薄荷属变成定植。割草应该维持土地在约8-10英寸之间，更优选地是当其大约8英寸高时，第一季根据需要进行很多次从而保持植物低于约8-10英寸的高度。在第一种植季末，植物留下大约8英寸的高度迎来降雪。任何合适的修剪机24也可以采用。例如，一些Woods蝙蝠翼割草机的机型工作的非常好。
[0036]可以预见的第一季种子10种植在裸露的土地12，其中在生长季节初期地面覆盖或以前存在的作物可能会受到一些杂草的压力。当这种情况发生时，应用Assure II或Select Max效果较好。其他除草剂的应用10也可能是有效的,但是,阔叶除草剂可能无法使用，因为它们会损坏美国薄荷属。
[0037]第二生长季不大可能需要任何除草剂，但是Assure I1、13asagram和SelectMax是少数的几种如果需要可以使用的除草剂的例子。由于第一季中的种植率、土壤的压缩和多次除草，植物将会出现早且往往迅速生长。拟美国薄荷植物14自己产生除草化学物质，其中一种是香芹酚。这些化合物作用是控制在物理上很难被美国薄荷属排挤的杂草。香芹酚的行为影响了杂草种子的发芽。种植率、生长率、植物的大小、以及美国薄荷属自己的化学防御导致作物通常不再需要其他除草剂处理，但是，或许，偶尔的杂草群需要通过手动喷雾或物理去除被控制。在盛夏，拟美国薄荷属植物开出彩色芳香的花朵。在中西部地区在开花的高峰期收获植物，一般是7月的上旬至中旬。
[0038]收获按照本发明的方式种植的拟美国薄荷地可以通过使用各种设备以多种方式完成。优选的方法是应用MacDon draper或者其他收割机收割12附花朵的植物14，将其铺放在收割处。收割的植物应该在土地上保留2-8小时，优选为2-6小时，更优选为4-6小时
16。最好，但是不是严格地，这些小时最好是温暖和阳光充足的。将植物铺放开始了从植物中细胞内腔间释放油的过程。收割的植物14然后通过合适的设备被(如草料切碎机18)收集，放在运输装置30中将它们运出场地。
[0039]在一个实施例中，运输收割植物14的运输装置30包括一个通常防水的货车，其具有地板32，侧板34、36 ，端部38和40，在接近地板32的端38或40具有多个端口 41-45。刚描述的货车30被用于从拟美国薄荷中去除油的方法中的一种，特别是水蒸气蒸馏。
[0040]水蒸气蒸馏植物中的油是旧的技术，工作原理是蒸煮收割的植物通过植物油囊破裂促进释放植物香精油，而香精油溶于水蒸气。在水蒸气蒸馏20的过程中，锅炉48产生水蒸气50。水蒸气50通过管道51送至所述的运输装置30，并且通过地板32附近的端口41-45进入。水蒸气向上传输，油52通过端口 56被移除进入第二导管58。水蒸气50和油52通过冷凝器54，其引起水蒸气50中的油52和水分离，从而允许油52被回收22。当使用货车30时，水蒸气输入61被连接至每个端口 41-45。水蒸气被注入货车，因为它向上流动，来自植物14的油52从水蒸气中被移除。水蒸气和油然后从货车的顶部通过端口 56流出，并流入或者通过多种不同种类的冷凝器60中的一个，其中油52被回收，冷凝的水蒸气(水)可以被再加热并在该过程中重复使用。
[0041]刚刚描述的种植方法增加了发芽，降低了除草剂和燃料的使用；增加了拟美国薄荷油的产率。各种种植方法的油的产率列在表1中。进一步地，上面提及的种植方法导致商业上期望的油含量，即香芹酚的量的增加。虽然已知的推荐的拟美国薄荷的种植率是在约0.25至2磅每英亩(拟美国薄荷含有1，120，000籽/磅)的范围内，令人吃惊地发现这些比率没有提供更好的方法用于种植和收获植物以及它们含有的所希望的香精油。至少部分是由于减少和接近消除杂草的压力以及由此造成的污染使得油品质高。
[0042]因此，本发明已经以说明性的方式描述。但是应当理解的是，已经使用的术语旨在是在描述的词语，而不是限制的性质。
[0043]根据上述教导本发明的许多修改或者变形是可能的。例如，蒸馏可以以其他方式完成；种子可以通过手工被种植，或者通过传统的种植机，或者其他未知的种子种植装置。新的有效的除草剂可能成为已知。新的美国薄荷属的杂交可能被开发，甚至其可能被确定其他装置可能被使用以增加油的产量，特别是美国薄荷属中香芹酚的水平。因此，所附的权利要求书的范围内，本发明可以以不同于具体描述的方式进行。
【权利要求】
1.一种用于种植拟美国薄荷从而提高至少一种香精油的产量的方法，包括准备一块用于种子播种的场地、使用撒施播种装置按照约2.5磅至约5磅每英亩之间的比率播种、收获在所述场地由种子生长获得的植物。
2.如权利要求1所述的方法，还包括在播种后使用土壤压实设备至少部分地锁住水分。
3.如权利要求1所述的方法，还包括多个生长季，其中植物在第一生长季节至少被修剪一次，而不进行收获，在剩余的多个生长季的每季进行收获。
4.如权利要求1所述的方法，其中香芹酚的油产量至少是每英亩约6加仑。
5.如权利要求1所述的方法，所产油的品质包括香芹酚和少于5%的百里酚。
6.如权利要求1所述的方法，其中所产油包括至少约70%的香芹酚。
7.如权利要求1所述的方法，其中收获植物包括收割植物、使植物铺放在场地上多个小时、收集植物、以及通过水蒸气蒸馏从所述植物中分离所述油。
8.如权利要求1所述的方法，其中相比较小种子播种比率的方法，至少一种香精油的至少一种品质得以改善。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述多个小时包括从约2小时至约6小时的范围。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一种香精油包括以至少约70%的量存在的香芹酚。
11.一种用于种植拟美国薄荷从而提高至少一种香精油的产量的方法，包括准备一块用于种子播种的场地、使用条播播种装置按照约2.5磅至约5磅每英亩之间的比率播种、收获在所述场地由种子生长获得的植物。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述的至少一种香精油包括以至少约70%的量存在的香芹酚。
13.一种用于种植美国薄荷属从而提高至少一种包括至少约70%香芹酚的香精油的产量的方法，所述方法包括按照约2.5磅至约5磅每英亩之间的比率播种美国薄荷属的种子从而生长美国薄荷属植物，并从所述植物分离所述香精油。
【文档编号】A01C7/00GK104136617SQ201380009570
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年1月22日 优先权日:2012年1月26日
【发明者】W.G.罗尔夫森 申请人:草原转基因药物农场有限责任公司