Обогащение кервеля селеном
Автор: Харченко В.А., Голубкина Н.А., Молдаван А.И., Карузо Д.
Журнал: Овощи России @vegetables
Рубрика: Агрохимия
Статья в выпуске: 1 (57), 2021 года.
Бесплатный доступ
Актуальность. Получение функциональных продуктов питания с высоким антиоксидантным статусом и повышенным содержанием селена является актуальным для защиты организма человека от вирусных, онкологических и кардиологических заболеваний. Материал и методика. Исследована эффективность внекорневого обогащения селенатом натрия в концентрациях 25, 50 и 75 мг Se/л трех сортообразцов кервеля. Установлена межсортовая вариабельность в уровнях обогащения растений микроэлементом (от 15,.5 до 31,1 при дозе 25 мг Se/л; от 36,9 до 64,6 при дозе 50 мг Se/л и от 72,9 до 130 при дозе 75 мг Se/л). Результаты. Выявлено, что при выбранных дозах селена обогащение растений микроэлементом не влияет достоверно на урожай и оказывает слабое влияние на антиоксидантные свойства и содержание фотосинтетических пигментов кервеля. Уровень общей антиоксидантной активности варьировал от 30 до 42 мг ГКЭ/г сухой массы (с.м.), полифенолов- от 9 до 13 мг ГКЭ/г с.м., флавоноидов от 5 до 12 мг-экв кверцетина/г с.м., аскорбиновой кислоты от 33 до 66 мг/100 г сырой массы. Отличительной особенностью кервеля обогащенного и не обогащенного селеном является повышенное содержание каротина. Установлена прямая корреляция между содержанием полифенолов и общей антиоксидантной активностью растений (r=+0,954, P function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Кервель, селен, антиоксиданты, минеральный состав
Короткий адрес: https://sciup.org/140257572
IDR: 140257572 | DOI: 10.18619/2072-9146-2021-1-79-86
Текст научной статьи Обогащение кервеля селеном
Оригинальные статьи / Originalarticles
С пособность селена защищать организм человека от вирусных заболеваний (Nelson et al., 2001;
Steinbrenner et al., 2015; Harthill et al., 2011) широко дискутируется в настоящее время в связи с пандемией коронавируса (Kieliszek Zhang et al., 2020b). Эпидемиологические исследования, проведенные в Китае, выявили значительно более низкую заболеваемость и смертность от Сovid-19 в провинциях с высоким селеновым статусом (Zhang and Liu 2020a). Принимая во внимание низкий селеновый статус насе- ления многих стран мира и прогнозирование возрастания селенодефицита в будущем (Jones, et al. 2017), селен обогащенные продукты могут быть особенно значимы. Для России этот вопрос может иметь особое значение в связи с катастрофическим снижением селенового статуса населения страны за последние годы, вызванное отказом от импорта пшеницы, богатой микроэлементом, из эндемических регионов мира (США, Канада) и переходом на использование исключительно отечественного зерна, бедного селеном (Ковальский и др., 2019; Голубкина и др., 2017). Дополнительными фактами в пользу целесообразности и острой необходимости производства функциональных продуктов с повышенным содержанием селена является способность последнего защищать организм человека от сердечно-сосудистых и раковых заболеваний, улучшать фертильность и умственную активность (Rayman, 2008; Голубкина, Папазян, 2006).
Кроме того, результаты отдельных исследований дают основание утверждать, что полифенолы лекарственных растений также обладают способностью защиты от коронавируса (Haq et al., 2020; Chojnacka et al., 2020). При этом особое значение приобретает факт возможности повышения антиоксидантного статуса растений в условиях обогащения микроэлементом (Pilon-Smits, 2020). Более того, по сравнению с биодобавками, содержащими селен и другие антиоксиданты, обогащенные растения могут обеспечить дополнительное преимущество благодаря синергизму природных антиоксидантов, многочисленности биологически активных соединений и отсутствию. побочных эффектов в отличие от биодобавок, где это случается достаточно часто (Голубкина и др., 2012a). В этой связи, обогащение овощей селеном приобретает особое значение, поскольку именно такие продукты обеспечивают наибольший вклад в потребление селена, включая антиоксиданты, по сравнения с биодобавками. Обогащение селеном отдельных представителей рода Apizceae (Aćimović M.G., 2017; Ahmad et al., 2017) может оказаться особенно перспективным благодаря высокой антиоксидантной активности растений, широкому спектру биологического действия и популярности среди населения разных стран мира.
Кервель ( Anthriscus cerefolium (L.) Hoffm.) мало распространен в России, однако популярен в Европейских странах, Средиземноморье и странах Центральной Азии. Это растение отличается нежным вкусом и высоко ценится в традиционной медицине. Кервель, как и его ближайший родственник петрушка, обладает высокой антиоксидантной активностью (Харченко и др., 2020), антиканцерогенным, кардиопротекторным, ней-ропротекторным действием, проявляет омолаживающий эффект, благоприятно влияя на умственную деятельность человека (Vyas et al., 2012). Поскольку аналогичным действием обладают также соединения селена, а также, учитывая известный факт усиления селенодефицита в России в последние годы (Ковальский и др.,
2018), целью настоящей работы была разработка условий внекорневого обогащения кервеля ( A. cerefolium L.) селеном и выявление межсортовых различий в биохимических показателях обогащенных и не обогащенных селеном растений. До настоящего времени кервель не обогащали селеном.
Материалы и методы
Объектами исследования явились 3 сортообразца садового кервеля: №24-20, №22-20 и №21-20 коллекции ФГБНУ ФНЦО. Растения выращивали в вегетационных сосудах объемом 10 л (диаметр 20 см) на смеси торфа и перлита в теплице ФГБНУ «Федеральный научный центр овощеводства». Характеристика торфа: степень разложения – до 20%, влажность – не более 65%, рН – 5,5-6,2. Перлит вносили с целью повышения рыхлости, пористости и воздухопроницаемости торфа, предотвращения уплотнения и образования поверхностной корки. Плотность посева составила 30 расте-ний/сосуд, Посев семян проводили в два срока: 5 июня и 1 августа.
Эксперимент включал 4 варианта: 1) контроль, 2) опрыскивание растений раствором селената натрия в концентрации 25 мг/л, 3) опрыскивание растений раствором селената натрия в концентрации 50 мг/л, 4) опрыскивание растений раствором селената натрия в концентрации 75 мг/л. Повторность трехкратная. Обработку растений селеном осуществляли на 15 день с момента появления всходов.
В процессе вегетации осуществляли регулярный полив растений. Уборку сортообразцов кервеля осуществляли через 30 дней после начала вегетации.
Пробоподготовка
После уборки урожая черешки растений промывали дистиллированной водой для удаления остатков почвы, листья и черешки разделяли, взвешивали и гомогенизировали. Для определения содержания аскорбиновой кислоты и фотосинтетических пигментов использовали свежие гомогенаты. Остальную часть материала высушили при 50°С до постоянной массы для дальнейшего определения содержания нитратов, водорастворимых соединений, антиоксидантной активности, полифенолов и флавоноидов.
Содержание сухого вещества
Содержание сухого вещества определяли гравиметрически после высушивания образцов при 50°C до постоянной массы (ГОСТ, 2012).
Аскорбиновая кислота
Содержание аскорбиновой кислоты устанавливали методом визуального титрования 2,6-дихлорфенол индофенолятом натрия (реактивом Тиллманса) (Голубкина и др., 2020).
Полифенолы
Содержание полифенолов определяли спектрофотометрически с помощью реактива Фолина-Чиокалтеу (Голубкина и др., 2020). 1 г сухого порошка образцов растительного материала экстрагировали в течение часа при 80°С 20 мл 70% этанола. Раствор охлаждали до комнатной температуры, переносили количественно в 25 мл мерную колбу и доводили до метки 70% спиртом. Полученный экстракт перемешивали и фильтровали через складчатый фильтр. В мерную колбу на 25 мл добавляли 1 мл экстракта, 2,5 мл насыщенного раствора карбоната натрия Na2CO3 и 0,25 мл разбав- ленного вдвое дистиллированной водой реактива Фолина-Чиокалтеу. Полученную смесь после интенсивного перемешивания доводили до метки дистиллированной водой. Через час после окончания реакции измеряли показатель поглощения раствора при 730 нм на спектрофотометре Unico 2804 UV (США). Содержание полифенолов рассчитывали по стандартной кривой, полученной с использованием 6 растворов галловой кислоты (Sigma) в интервале концентрации 090 мкг/мл. Результаты определения выражали в мг-экв галловой кислоты/г сухой массы (мг ГКЭ/г с.м.).
Антиоксидантная активность (АОА)
Для определения антиоксидантной активности использовали колориметрический метод (Голубкина и др., 2020), основанный на титровании раствора 0.01 N KMnO 4 в кислой среде этанольным экстрактом кервеля до обесцвечивания раствора, свидетельствующего о полном восстановлении Mn+6 до Mn+2. В качестве внешнего стандарта использовали галловую кислоту. Результаты определения выражали в мг-экв галловой кислоты/г сухой массы (мг ГКЭ/г с.м.).
Флавоноиды
Содержание флавоноидов устанавливали спектро-фотрометрически по величине поглощения комплекса флавоноидов с хлористым алюминием при 415 нм (Голубкина и др., 2020). В качестве внешнего стандарта применяли кверцетин (Sigma).
Фотосинтетические пигменты
Содержание фотосинтетических пигментов определяли спектрофотометрически на спиртовых экстрактах листьев с использованием уравнений, предложенных Lichtenthaler (1987):
Ch-a = 13.36A664–5.19A649;
Ch-b = 27.43A649–8.12A664;
C c = (1000A470–2.13Ch-a–97.63C-b)/209
где A = абсорбция, Ch-a = хлорофилл a , Ch-b = хлорофилл b , C c = каротин
Результаты выражали в мг/г сырой массы.
Водорастворимые соединения
Уровень накопления водорастворимых соединений определяли в водных экстрактах образцов с использованием портативного кондуктометра TDS-3 (Корея) (Харченко и др., 2020).
Нитраты
Уровень нитратов регистрировали в водных экстрактах с применением ион селективного электрода на иономере Эксперт 001 (Эконикс, Россия) (Харченко и др., 2020).
Статистический анализ
Достоверность различий между показателями оценивалась с использованием теста Дункана и компьютерной статистической программы Excel
Результаты и обсуждение
1. Биометрические показатели, сухое вещество, водорастворимые соединения,нитраты
Анализ биометрических и некоторых биохимических показателей растений позволяет охарактеризовать сортообразец №22, как более низкорослый с более низкими показателями содержания сухого вещества, однако достоверно большими уровнями накопления водорастворимых соединений в листьях и черешках и
Таблица 1. Биометрические показатели и содержание сухого вещества в кервеле обогащенном и не обогащенном селеном Table 1. Biometrical parameters and dry matter content in chervil fortified and non-fortified with selenium
Сортообразец Genotype |
Контроль Contro |
25 мг Se/л 25 mg Se/L |
50 мг Se/л 50 mg Se/L |
75 мг Se/л 75 mg Se/L |
|
№21-20 |
40±4a |
45±5b |
45±5b |
43±4c |
|
Высота, см Height. cm |
№24-20 |
45±5a |
50±5b |
46±4a |
41±4c |
№22-20 |
38±4a |
35±3b |
42±4c |
32±3d |
|
Масса растений в горшке, г Plants mass in a pot, g |
№21-20 |
282.9±26.1a |
377.9±38.0b |
345.6±33.4b |
348.4±35.1b |
№24-20 |
341.2±35.1a |
375.3±36.5a |
350.7±34.8a |
375.7±37.6a |
|
№22-20 |
154.0±13.9a |
189.0±17.9a |
195.9±19.7b |
164.9±15.8a |
|
Сухое вещество, % Листья Leaves dry matter, % |
№21-20 |
11.67±1.0a |
10.03±0.1a |
10.17±0.1a |
8.91±0.8b |
№24-20 |
10.93±1.0a |
10.62±1.0a |
9.64±0.9ab |
7.44±0.7b |
|
№22-20 |
8.40±0.8a |
8.40±0.8a |
7.78±0.7а |
8.56±0.8a |
|
Сухое вещество, % Черешки Stems dry matter, % |
№21-20 |
7.99±0.8a |
6.25±0.6b |
6.13±0.6b |
4.52±0.4c |
№24-20 |
7.12±0.7a |
5.04±0.5b |
4.98±0.5b |
4.51±0.4c |
|
№22-20 |
4.33±0.4a |
4.24±0.4a |
4.94±0.5b |
4.69±0.4ab |
* Значения в столбцах с одинаковыми индексами статистически не различаются согласно тесту Дункана при p<0.05
Values in columns with similar indexes do not differ statistically according to Duncan test at P<0.05
нитратов в листьях. Общей тенденцией для всех трех сортообразцов было слабое ингибирование роста кервеля селеном в концентрации 75 мг/л и ростостимулирующий эффект при дозах 25-50 мг/л. Уровень сухого вещества в листьях не изменялся при обогащении селеном сортообразца №22-20, однако достоверно снижался в сортообразцах №21-20 и №24-20 при использовании максимальной дозы селената натрия в 75 мг/л. В черешках снижение уровня сухого вещества по мере возрастания дозы селена было более выражено для сортообразцов №21-20 и №24-20 и достоверно не изменялось для сортообразца №22-20.
тер изменений, что и для водорастворимых соединений, что косвенно свидетельствовало о важной роли нитратов в формировании пула водорастворимых соединений. Действительно, между этими показателями нами была установлена прямая корреляция (r=+0,92; P<0,001; рис.1).
Отличительной особенностью обогащения кервеля селеном является достоверное повышение уровня нитратов в листьях и черешках при возрастании дозы микроэлемента (табл.2). С одной стороны, этот факт противоречит известным литературным данным о снижении уровня нитратов в растениях при обогащении микроэле-
Таблица 2. Влияние обогащения кервеля селеном на показатели содержания водорастворимых соединений и нитратов Table 2. Effect of chervil selenium biofortification on water soluble compounds and nitrates content
Показатель |
Орган Organ |
Сортообразец Genotype |
Контроль Control |
25 мг Se/л 25 mg Se/L |
50 мг Se/л 50 mg Se/L |
75 мг Se/л 75 mg Se/L |
№21-20 |
9.86±0.98a |
11.10±1.11ab |
10.72±1.07аb |
13.60±1.36cd |
||
Листья Leaves |
№24-20 |
10.20±1.02a |
10.98±1.09ab |
12.50±1.25bc |
15.52 ±1.55d |
|
ВРС, г /кг с.м. |
№22-20 |
16.65±1.66d |
13.94±1.39cd |
13.70±1.37cd |
16.25±1.62cd |
|
TDS, g/kg d.w. |
№21-20 |
11.20±1.12a |
11.88±1.19ab |
13.20±1.32ac |
21.91±2.19d |
|
Черешки Stems |
№24-20 |
10.70±1.07a |
13.96±1.39bc |
19.96±1.99d |
19.62±1.96d |
|
№22-20 |
17.20±1.31d |
18.35±1.52d |
178.4±14.0d |
19.01±1.57d |
||
Нитраты, г/кг с.м. Nitrates, g/kg d.w. |
Листья Leaves |
№21-20 |
3.9±0.3a |
5.2±0.5bc |
5.2±0.5bc |
7.2±0.7cd |
№24-20 |
4.8±0.4b |
5.3±0.5bc |
6.2±0.6c |
7.6±0.7cd |
||
№22-20 |
8.1±0.8d |
6.8±0.7cd |
6.5±0.6c |
7.1±0.7cd |
||
Черешки Stems |
№21-20 |
5.6±0.5a |
5.5±0.5a |
7.0±0.7b |
9.7±0.9c |
|
№24-20 |
5.7±0.6a |
7.4±0.7b |
9.3±0.9c |
10.8±1.0c |
||
№22-20 |
6.8±0.5b |
7.0±0.6b |
8.0±0.7c |
8.0±0.7c |
ВРС - водорастворимые соединения; значения каждого показателя для листьев и черешков с одинаковыми индексами статистически не различаются согласно тесту Дункана при P<0.05
TDS- total dissolved solids; Values for each parameter for leaves and stems with similar indexes do not differ statistically according to Duncan test at p<0.05
Уровень водорастворимых соединений в листьях и черешках кервеля оказался максимальным при дозе 75 мг селената натрия/л для сортообразцов №21-20 и №2420 и не различался по другим вариантам. Напротив, сор-тообразец №22-20 имел постоянный более высокий уровень водорастворимых соединений не зависимо от дозы вносимого селена.
При анализе уровней накопления нитратов в листьях и черешках кервеля был выявлен практически тот же харак-

Рис.1. Взаимосвязь уровней накопления нитратов и водорастворимых соединений в обогащенном и не обогащенном селеном кервеле (r=+0,92; P<0,001)
Fig.1. Relationshipbetween nitrates and watersoluble compounds contentin selenium fortified and non-fortified chervil ментом. Известно, что селен способен повысить активность нитратредуктазы (Rios et al., 2010). С другой стороны, наблюдаемое явление косвенно свидетельствует в пользу изменения гормонального статуса растения. Действительно, ранее на шпинате было выявлено снижение уровня нитратов под действием селената натрия в женских растениях и достоверное увеличение в мужских формах (Golubkina et al., 2017). Исследование влияния фитогормонов на усвоение азота растениями указывает на участие цитокининов и гиббереллинов в накоплении нитратов, причем эти гормоны проявляют разнонаправленное действие (Garg, 2013). Очевидно, что выявление механизма возрастания уровня нитратов при обогащении кервеля селеном требует дополнительных исследований.
2. Фотосинтетические пигменты
Отличительной особенностью фотосинтетического аппарата кервеля является достоверно более высокие уровни биосинтеза каротина по сравнению с петрушкой (Молчанова и др., 2019). Поэтому у кервеля более светлые золотистые листья по сравнению с петрушкой.
Известно, что соединения селена участвуют в биосинтезе хлорофилла, что является причиной возрастания уровня фотосинтетических пигментов, в частности, при внекорневом внесении микроэлемента (Saffariadzi et al., 2012). Сравнение трех сортообразов кервеля по содержанию фотосинтетических пигментов указывает, что сор-тообразец №22-20 отличается более низкими уровнями
Таблица 3. Влияние обогащения кервеля селеном на накопление фотосинтетических пигментов в листьях растений Table 3. Effect of selenium biofortification of photosynthetic pigments accumulation of chervil leaves
Показатель Parameter |
Обработки Treatment |
Сортообразец Genotype |
||
№21-20 |
№24-20 |
№22-20 |
||
control |
1.58±0.15a |
1.77±0.17ac |
1.24±0.12b |
|
Хлорофилл а* |
25 Se |
1.62±0.16a |
1.89±0.18c |
1.24±0.12b |
Chlorophyll a* |
50 Se |
1.88±0.19c |
1.38±0.13ab |
1.43±0.14a |
75 Se |
1.32±0.13b |
1.69±0.17ac |
1.33±0.13b |
|
Хлорофилл b* Chlorophyll b* |
control |
0.66±0.06a |
0.54±0.05c |
0.55±0.05a |
25 Se |
0.88±0.09b |
0.58±0.06a |
0.65±0.06a |
|
50 Se |
0.78±0.08b |
0.45±0.04c |
0.58±0.06a |
|
75 Se |
0.59±0.06a |
0.50±0.05а |
0.52±0.05c |
|
control |
0.59±0.06abe |
0.79±0.08d |
0.48±0.05e |
|
Каротин* |
25 Se |
0.67±0.06bc |
0.81±0.08d |
0.50±0.05ae |
Carotene* |
50 Se |
0.77±0.08cd |
0.66±0.06c |
0.61±0.06ab |
75 Se |
0.56±0.06abe |
0.70±0.07bc |
0.58±0.06abe |
*значения представлены в мг/г сырой массы Значения для каждого показателя с одинаковыми индексами статистически не различаются согласно данным теста Дункана при P<0.05
Values are presented in mg/g fresh weight. Values for each parameter with similar indexes do not differ statistically according to Duncan test at p<0.05
показателей. Однако доля каротиноидов в листьях выше, чем в сортообразцах №21-20 и №24-20, что придает золотистый цвет листьям. Для каждого сортообразца был характерен свой максимум накопления фотосинтетических пигментов при обработке растений раствором селената натрия: для №21-20 и №22-20 – при дозе селена 50 мг Se/л, для №24-20 – при дозе 25 мг Se/л.
3. Антиоксидантная активность и содержание полифенолов
Значительных изменений в накоплении антиоксидантов листьями и черешками кервеля при обогащении селеном выявлено не было, хотя проявлялась тенденция к возрастанию общей антиоксидантной активности, содержанию полифенолов и флавоноидов при внесении селена. Напротив, уровень аскорбиновой кислоты в листьях был максимален при дозе 25 мг/л (табл.4).
Таблица 4. Влияние обогащения кервеля селеном на уровень накопления полифенолов, флавоноидов, аскорбиновой кислоты и общей антиоксидантной активности
Table 4. Effect of selenium biofortification on phenolics, flavonoids, ascorbic acid content and total antioxidant activity in chervil leaves and stems
Показатель Parameter |
Орган Organ |
Сорто-образец Genotype |
Контроль Control |
25 mg Se/L |
50 mg Se/L |
75 mg Se/L |
Листья Leaves |
21-20 |
35.68ac |
41.71c |
40.89c |
33.12a |
|
АОА, мг ГКЭ/г с.м. AOA mg GAE/g d.w. |
24-20 |
32.99a |
33.17a |
35.06ac |
31.55a |
|
22-20 |
33.72a |
37.12ac |
34.07a |
30.83ab |
||
Черешки Stems |
21-20 |
27.69b |
26.76b |
22.87bd |
14.67eg |
|
24-20 |
21.53d |
21.93d |
18.78d |
16.69ed |
||
22-20 |
13.23gh |
14.25eg |
14.04eg |
12.19h |
||
Полифенолы, мг ГКЭ/г с.м. Phenolics, mg GAE/g d.w. |
Листья Leaves |
21-20 |
10.81a |
10.48a |
12.72b |
10.54a |
24-20 |
11.88ab |
12.90b |
11.51ab |
9.80a |
||
22-20 |
8.72 |
11.64ab |
10.93a |
9.59a |
||
Черешки Stems |
21-20 |
6.35cd |
6.89cd |
7.62c |
4.60e |
|
24-20 |
4.29e |
5.85d |
5.69d |
4.18 |
||
22-20 |
4.04e |
4.11e |
4.80e |
3.86e |
||
Листья Leaves |
21-20 |
5.7ab |
6.6 a |
6.3a |
5.2b |
|
Флавоноиды, мг-экв кверцетина/г с.м. Flavonoids. Mg-eq /g d.w. |
24-20 |
5.0b |
5.1b |
6.0a |
5.7a |
|
22-20 |
9.8 c |
12.4d |
11.2cd |
10.8c |
||
Черешки Stems |
21-20 |
2.3e |
2.4e |
2.3e |
2.2e |
|
24-20 |
2.3e |
3.4f |
3.4f |
2.1e |
||
22-20 |
6.7a |
7.1a |
6.5a |
5.9a |
||
Аскорбиновая к-та, мг/100 г сырой м. AA, mg\100 g f.w. |
Листья Leaves |
21-20 |
56.8a |
66.4b |
63.5ab |
37.3c |
24-20 |
50.6ad |
54.4a |
34.5c |
32.9c |
||
22-20 |
35.2c |
47.1d |
34.8c |
34.1c |
||
Черешки Stems |
21-20 |
16.4e |
18.6e |
16.0e |
12.4 |
|
24-20 |
8.7 |
15.5ef |
13.0 f |
7.6h |
||
22-20 |
9.9gh |
13.8g |
15.0fg |
13.1g |
Значения для каждого биохимического показателя с одинаковыми индексами статистически не различаются согласно тесту Дункана при P<0.5
Values for each parameter with similar indexes do not differ statistically according to Duncan test at p<0.05
Таблица 5. Уровни накопления селена листьями и черешками кервеля при внекорневом обогащении растений раствором селената натрия разной концентрации
Table 5. Selenium accumulation by leaves and stems of chervil under foliar application of sodium selenate of different concentrations
Сортообразец Genotype |
Контроль Control |
25 mg Se/L |
50 mg Se/L |
75 mg Se/L |
|
№21-20 |
82±7a |
2552±211c |
5298±421e |
10663±902f |
|
Se листьев, мкг/кг с.м. Leaves Se, µg/kg d.w. |
№24-20 |
110±10b |
2502±205c |
6026±434e |
10077±900f |
№22-20 |
85±7ab |
1314±106d |
3133±256g |
6196±514e |
|
Se черешков, мкг/кг с.м. Stems Se, µg/kg d.w. |
№21-20 |
95±8ab |
971±85h |
1541±114d |
2272±212c |
№24-20 |
87±7a |
956±82h |
1585±123d |
2105±199c |
|
№22-20 |
72±6a |
256±20j |
655±53k |
955±82h |
Значения с одинаковыми индексами статистически не различаются согласно тесту Дункана при P<0,05
Values with similar indexes do not differ according to Duncan test at P<0.05

Рис. 2. Взаимосвязь между общей антиоксидантной активностью листьев и черешков кервеля и содержанием полифенолов (r=+0,954; P<0,01)
Fig.2. Relationshipbetween AOA and phenolics in leaves and stems of chervil(r=+0.954; P<0.01)

Рис. 3. Уровни обогащения селеном трех сортообразцов кервеля при разных дозах микроэлемента
Fig.3. Intervarietaldifferences ofselenium biofortification levelatdiffer-entselenium doses
4. Аккумулирование селена
Чувствительность растений к воздействию селена является определяющей в эффективности получения функциональных продуктов питания, обогащенных микроэлементом. Кервель, как и другие представители семейства Apiaceae относится к растениям, не аккумуляторам селена, что вызывает необходимость четкого выбора дозы вносимого микроэлемента без достоверного снижения урожая и качества получаемой продукции. Оценка межсортовых различий в накоплении селена кервелем в условиях внекорневого внесения микроэлемента выявила, что сортообразец №22-20 в 1,5-2 раза меньше накапливает микроэлемент в листьях и в 2,4-4,8 раза – в черешках по сравнению с сортообразца-ми №21-20 и №24-20 (табл.5). Уровень обогащения селеном во всех случаях был дозозависимым и максимальным при обработке растений раствором в концентрации 75 мг Se/л. В этих условиях 10 г сухих листьев кервеля обеспечивают 150% суточной потребности человека в селене при использовании сортообразцов №21-20 и №24-20 и 90% суточной потребности – для сорто-ообразца №22-20. Поскольку доза 50 мг селената нат-рия/л обеспечивает более высокую урожайность и максимальное накопления биологически активных соединений: полифенолов, флавоноидов, аскорбиновой кислоты, этот вариант обработки представляется оптимальным. Действительно, 10 г сухих листьев при выбранной дозе будет обеспечивать 86% от рекомендуемого суточного потребления селена (70 мкг) для сортообразцов №21-20 и №24-20 и 45% – для сортообразца №22-20.
Данные рисунка 3 показывают, что уровни обогащения селеном кервеля являются сортоспецифичными при минимальных значениях, характерных для сортооб-разца №22-20.
Известно, что наиболее биологически активными в растениях являются водорастворимые подвижные формы селена (Голубкина, Папазян, 2006). Сравнение уровней накопления водорастворимых форм селена в кервеле и петрушки, обогащенных селеном, показала более высокие уровни у кервеля по сравнению с листовыми формами петрушки (рис.4).

Рис. 4. Доля водорастворимых соединений селена в листьях кервеля и листовой петрушки в условиях внекорневого обогащения селеном
Fig. 4. Water soluble selenium in leaves ofcherviland parsleyunder foliar application of25 mg Se/Ldose
5. Элементный состав
Исследование элементного состава кервеля, обогащенного и не обогащенного селеном, показало отсутствие значимых различий между обогащенными и не обогащенными образцами, однако значимые различия в элементном составе наблюдались между сортами. Так, сортообразец №21-20 отличался повышенным содержанием алюминия, бора, кобальта, меди, калия и фосфора и минимальным уровнем стронция. Сортообразец №24-20 отличался повышенным содержанием хрома, никеля и кремния, в то врсмя как сор-тобразец №22-20 характеризовался наименьшими уровнями накопления тяжелых металлов, мышьяка и алюминия (табл.6).
Таблица 6. Усредненные показатели элементного состава сортообразцов кервеля Table 6. Mean levels of chervil leaves mineral content
№22-20 |
№24-20 |
№21-20 |
|
Макроэлементы Macroelements |
|||
Ca |
24059±2406a |
25986±2599a |
25058±2506a |
K |
38295±3830a |
41528±4153ab |
48276±4828b |
Mg |
3397±340a |
3340±334a |
3176±318a |
Na |
456±46a |
444±44ab |
363±36b |
P |
4208±421a |
4626±463a |
6054±605b |
Тяжелые металлы и алюминий и мышьяк Heavy metals, aluminum and arsenic |
|||
Al |
28.01±2.8a |
31.35±3.14a |
45.89±4.59b |
As |
0.04±0.007a |
0.07±0.011b |
0.07±0.011b |
Cd |
0.73±0.087a |
0.89±0.106a |
0.93±0.111a |
Cr |
1.48±0.15a |
2.42±0.24b |
1.62±0.16a |
Cu |
5.8±0.58a |
7.23±0.72b |
8.8±0.88b |
Ni |
0.79±0.095a |
1.72±0.17b |
0.9±0.108a |
Pb |
0.33±0.039a |
0.46±0.055b |
0.45±0.054b |
Sn |
0.01±0.002a |
0.01±0.002a |
0.01±0.002a |
Sr |
121±12a |
128±13a |
96.3±9.63b |
V |
0.14±0.017a |
0.25±0.03b |
0.21±0.025b |
Микроэлементы Microelements |
|||
I |
0.19±0.022a |
0.24±0.029a |
0.22±0.027a |
B |
22.83±2.28a |
25.06±2.51ab |
27.77±2.78b |
Co |
0.07±0.011a |
0.08±0.012ab |
0.1±0.015b |
Fe |
228±23a |
246±25ab |
279±28b |
Li |
1.99±0.2a |
2.11±0.21a |
1,84±0.18a |
Mn |
152±15a |
175±17a |
174±17a |
Mo |
4.22±42a |
4.92±0.49a |
5.18±0.52a |
Se |
6.310.63 |
9.520.95 |
11.181.12 |
Si |
27.32±2.73a |
44±4.4b |
25.8±2.58a |
Zn |
52.64±5.26a |
60.84±6.08ab |
64.81±6.48ab |
Заключение
Проведенные исследования по обогащению кервеля селеном выявили значительные межсортовые различия в уровнях обогащения микроэлементов и незначительное влияние вносимого селена на антиоксидантный статус растений, при незначительном снижении показателей для максимальной дозы селената натрия в 75 мг/л. Данные элементного состава растений выявили отсутствие значимого влияния обогащения селеном на минеральный состав растений и сортоспецифические особенности накопления отдельных элементов. В целом, результаты исследования свидетельствуют о перспективности обогащения кервеля селеном с целью получения функционального продукта с повышенным содержанием микроэлемента.
Об авторах:
Viktor A. Kharchenko – Cand. Sci. (Agriculture), Head of Laboratory of Selection And Seed Production Of Green, Spice-Flavoring and Flower Crops, ,
Nadezhda A. Golubkina – Doc. Sci. (Agriculture),
Список литературы Обогащение кервеля селеном
- Голубкина Н.А., Папазян Т.Т. Селен в питании. Растения, животные, человек. М., Печатный город. 2006.
- Голубкина Н.А., Синдирева А.В., Зайцев В.Ф. Внутрирегиональная вариабильность селенового статуса населения России. Юг России. Экология и развитие. 2017;12(1):107-127.
- Голубкина Н.А. Антиоксиданты растений и методы их определения. М., Инфра-М. 2020.
- Голубкина Н.А., Надежкин С.М., Лосева Т.А., Соколова А.Я. Глобальный экологический кризис. Проблемы и решения. М. ВНИИССОК, 2012.
- ГОСТ 31640-2012 Межгосударственный стандарт «Корма. Методы определения содержания сухого вещества».
- Ковальский Ю.Г., Голубкина Н.А., Папазян Т.Т., Сенькевич О.А. Селеновый статус жителей Хабаровского края. Микроэлементы в медицине. 2019;20(3):45-53.
- Молчанова А.В., Голубкина Н.А., Кошеваров А.А., Харченко В.А., Шевченко Ю.П. Биохимическая характеристика сортов петрушки различных разновидностей (Petroselinum crispum [Mill.] Nym. ex A.W. Hill.). Овощи России. 2019;(3):74-79. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2019-3-74-79
- Харченко В.А., Молдован А.И., Голубкина Н.А., Гинс М.С., Шафигуллин Д.Р. Сравнительная оценка содержания некоторых биологически активных соединений в лесном купыре Anthriscus sylvestris (L.) Hoffm. и садовом кервеле Anthriscus cerefolium (L.) Hoffm. Овощи России. 2020;(5):81-87. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2020-5-81-87
- Ahmad BS, Talou T, Saad Z, Hijazi A, Merah O. The Apiaceae:Ethnomedicinal family as source for industrial uses. Industrial Crops and Products, Elsevier. 2017;(109):661-671. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.09.027.hal-01607960
- Aćimović M.G. Nutraceutical Potential of Apiaceae. In: Mérillon JM., Ramawat K. (eds) Bioactive Molecules in Food. 2017. Reference Series in Phytochemistry. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-54528-8_17-1
- Chojnacka, K., Witek-Krowiak, A., Skrzypczak, D., Mikula, K., Młynarz, P. Phytochemicals containing biologically active polyphenols as an effective agent against Covid-19-inducing coronavirus. J. Funct. Food. 2020;(73):104146. https://doi.org/101015/j.jff.2020.104146
- Garg S.K Role and hormonal regulation of nitrate reductase activity in higher plants. A review. Plant Sci. Feed. 2013;(3):13-20.
- Golubkina N.A., Kosheleva O.V., Krivenkov L.V., Dobrutskaya H.G., Nadezhkin S., Caruso G. Intersexual differences in plant growth, yield, mineral composition and antioxidants of spinach (Spinacia oleracea L.) as affected by selenium form. Sci.Hort. 2017;(2250):350-358.
- Haq, F.U., Roman, M., Ahmad, K., Rahman, S.U., Shah, S.M.A., Suleman, N., Ullah, S., Ahmad, I., Ullah, W. Artemisia annua: Trials are needed for COVID-19. Phytother. Res. 2020;(1-2). https://doi.org/10.1002/ptr.6733.
- Harthill, M. Review: micronutrient selenium deficiency influences evolution of some viral infectious diseases. Biol Trace Elem. Res. 2011;143(3):1325-1336. https://doi.org/10.1007/s12011-011-8977-1.
- Jones, G.D., Droz, B., Greve, P., Gottschalk, P., Poet, D., McGrath, S.P. Selenium deficiency risk predicted to increase under future climate change. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2017;(114):2848-2853.
- Kieliszek, M., Lipinski, B. Selenium supplementation in the prevention of coronavirus infections (COVID-19). Med. Hypotheses. 2020;(143):109878.
- Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. Methods of Enzymology. 1987;(148):350-382. https://doi.org/10.1016/0076-6879(87)48036-1
- Nelson, H.K., Shi, Q., Van Dael, P., Schiffrin, E.J., Blum, S., Barclay, D., Levander, O.A., Beck, M.A. Host nutritional selenium status as a driving force for influenza virus mutations. FASEB J. 2001;15(10):1846-1848. https://doi.org/10.1096/fj.01-0115fje
- Pilon-Smits E.A.H. On the ecology of selenium accumulation in plants. Plants. 2019;(8):197. https://doi.org/10.3390/plants8070197
- Rayman, M.P. Food-chain selenium and human health: Emphasis on intake. The Brit. J. Nutr. 2008;100(2):254-268. https://doi.org/10.1017/S0007114508939830
- Rios J.J., Blasco B., Rosales M.A., Sanchez-Rodriguez E., Leyva L., Cervilla L.M., Romera L, Ruiz J.M. Response of nitrogen metabolism in lettuce plants subjected to different doses and forms of selenium. JK.Sci Food Agric. 2010;(90):1914-1919.
- Saffariadzi A, Lahouti M, Ganjeali A, Bayat H Impact of selenium supplementation on growth and selenium accumulation on spinach (Spinacia oleraceae) plants. Not.Sci.Biol. 2012;(4):95-100.
- Steinbrenner H., Al-Quraishy S., Dkhil M.A., Wunderlich F., Sies H. Dietary Selenium in Adjuvant Therapy of Viral and Bacterial Infections. Adv Nutr. 2015;6(1):73-82. https://doi.org/10.3945/an.114.007575
- Vyas A., Shukla S.S., Pandey P., Jain V., Joshi V., Gidwani B. Chervil: A multifunctional Miraculous Nutritional Herb. Asian J. Plant Sci. 2012;11(4):163-171. https://doi.org/10.3223/ajps.2012.163.171
- Zhang, L., Liu, Y. Potential interventions for novel coronavirus in China: A systematic review. J. Med. Vir. 2020a;(92):479-490. https://doi.org/10.1002/jmv.2570
- Zhang, J., Taylor, E.W., Bennett, K., Saad, R., Rayman, M.P. Association between regional selenium status and reported outcome of COVID-19 cases in China. Am. J. Clin. Nutr.2020b;111(6):1297-1299. https://doi.org/10.1093/ajcn/nqaa095.