Физиология и биохимия растений. Рубрика в журнале - Овощи России
К вопросу об антиоксидантном метаболоме овощных культур селекции ВНИИССОК
Статья научная
Изучение антиоксидантного метаболома овощных растений, в том числе, интродуцированных во ВНИИССОК, связано с развитием представления о месте антиоксидантного метаболома, который является частью метаболома высших растений, его функциях и роли в живом организме. Антиоксидантный метаболом представляет собой совокупность низкомолекулярных гидрофильных и гидрофобных метаболитов с антиоксидантной активностью, участвующих в защитных и регуляторных реакциях клетки. В задачу антиоксидантной метаболомики входит изучение состава и содержания метаболитов - антиоксидантов в ходе онтогенеза растений и при действии стрессоров и исследование влияния растительного антиоксидантного метаболо- ма на функциональную активность организма человека. Основная функция низкомолекулярных метаболитов - антиоксидантов антиоксидантного метаболома в клетке заключается в обезвреживании активных форм кислорода и свободных радикалов, возникающих в большом количестве при действии абиогенных и биогенных стрессоров, различающихся по силе воздействия на растения. При этом уровень устойчивости каждого растения к окислительному стрессу определяется суммарным индивидуальным метаболомом антиоксидантов (составом, содержанием, скоростью синтеза, накопления и расходования) индивидуального растения, который формируется генотипом, но может изменяться под воздействием сопутствующих факторов среды.
Бесплатно
Статья научная
Качественная и количественная оценка каротиноидного состава томата представляется основополагающей в селекции на содержание каротиноидов. Среди известных методов идентификации и установления содержания каротиноидов тонкослойная хроматография занимает важное место, как быстрый, недорогой и доступный метод анализа. В работе представлены данные оценки содержания индивидуальных каротиноидов красных плодов Solanum lycopersicum на основе использования известных эмпирических формул и с применением тонкослойной хроматографии на бумаге. Показано, что использование эмпирических формул для определения содержания в красных плодах ликопина и β-каротина характеризуются большим разбросом показателей содержания β каротина и заниженными данными общего содержания каротиноидов. Разработанные условия хроматографического разделения и идентификации выделенных каротиноидов основаны на разной полярности исследуемых каротиноидов и специфических спектрах поглощения индивидуальных пигментов. Метод тонкослойной хроматографии может служить быстрым эффективным способом оценки качества плодов томата любой окраски и установления содержания в плодах β-каротина, ς-каротина, нейроспорина, ликопина и лютеина.
Бесплатно
Статья научная
Высокая антиоксидантная активность плодов томата обусловлена не только значительным содержанием витамина С и полифенолов, но также и жирорастворимых антиоксидантов -каротиноидов. Ликопин и β-каротин составляют важнейшие жирорастворимые антиоксиданты томатов, употребление которых оказывает мощное положительное действие на человеческий организм. Известно, что плоды томата являются основным источником ликопина для человека, обеспечивая до 85% всего ликопина, поступающего с пищей. Создание новых сортов томата с повышенным содержанием каротиноидов является приоритетной задачей селекционеров. В нашем исследовании установлено содержание ß-каротина и ликопина у 18 сортообразцов красных, розовых, желтых и оранжевых томатов селекции лаборатории пасленовых культур ВНИИССОК. Растения выращивали в открытом грунте на экспериментальных полях ВНИИССОК в Одинцовском районе Московской области. Выявлено характерное соотношение содержания ликопина/ß-каротина для розовых и красных плодов: от 1,5 до 10,25 и для желтых и оранжевых сортов: от 0 до 0,63. Максимальное соотношение у красных сортообразцов было характерно для линии 230-16. Наибольшие уровни ликопина у красных сортов были установлены для штамбовых линий 198-16 и 86 F1 (11,5 и 8,7 мг/100 г соответственно). У желтых сортов максимальное содержание β-каротина выявлено для линии 53-16 F1 (4,1 мг/100 г), у оранжевых - у линии 184-16 (6,2 мг/100 г). Все изученные образцы томата с оранжевыми плодами имели содержание β-каротина выше, чем в стандартном образце, и довольно высокое содержание ликопина для данной группы, что свидетельствует о высокой пищевой ценности данного продукта. Сбалансированное содержание ликопина и β-каротина и низкий показатель кислотности в плодах с розовыми и желто-оранжевыми плодами делают плоды таких сортов наиболее ценными для питания детей и диетического питания людей с проблемами заболевания пищеварительной системы.
Бесплатно
Макро- и микроэлементный состав вигны, кивано, момордики и бенинказы при тепличном выращивании
Статья научная
Проведена оценка макро- (С, N, Р, S) и микроэлементного состава различных компонентов фитомассы новых для России овощных культур (вигны, кивано, момордики и бенинказы), выращенных в условиях необогреваемой пленочной теплицы ЦСБС СО РАН, г. Новосибирск. Выявленные низкая концентрация серы и широкое атомное соотношение азота к сере в фитомассе овощных культур свидетельствует о недостаточном снабжении растений этим макроэлементом за счет удобрений и торфосубстратов. Плоды кивано отличаются повышенным содержанием К, Са, Mg, Zn, Fe, Си и Ni и являются ценным источником этих элементов, заслуживающим усилий по распространению культуры в нашей стране.
Бесплатно
Монарда - ценный источник биологически активных соединений
Статья научная
В статье приводятся экспериментальные данные по содержанию водорастворимых антиоксидантов, по накоплению витамина С и сухого вещества в растениях монарды дудчатой (Monarda fistulosa L.) и монарды лимонной (Monarda citriodora L.), семейства Яснотковых (Lamiaceae L.). В период цветения суммарное содержание водорастворимых антиоксидантов в листьях растений монарды существенно превышает таковое у многих других зеленных и пряно-вкусовых культур и составляет 16,1-17,3 мг-экв. ГК/г сырой массы, что в десять раз выше по сравнению с другими видами этого же семейства (лаванда, иссоп, тимьян). К концу вегетации содержание водорастворимых антиоксидантов в листьях монарды снижается в 3-5 раз, в зависимости от яруса, причем в листьях с зеленой окраской суммарное содержание водорастворимых антиоксидантов на 18% выше, чем в листьях с красной окраской. Показано, что в засушливых условиях 2014 года содержание витамина С в цветущих растениях монарды дудчатой, выращенных через рассаду было достоверно выше, чем при их вегетативном размножении путем деления куста. Среднее содержание витамина С в листьях монарды дудчатой изменялось от 18 до 23 мг%, тогда как в листьях монарды лимонной не превышало 16%. Аналогичные тенденции были отмечены и по содержанию сухого вещества, с наибольшим его накоплением в листьях монарды дудчатой (32-35%). В результате сравнительного анализа селекционных образцов выделен перспективный раннеспелый образец (№2) с высоким содержанием витамина С.
Бесплатно
Статья научная
Физалис (Physalis L.) распространен по всему миру. В России наиболее распространен P. pubescens L. В работе представлен анализ особенностей проявления биохимических свойств ягод физалиса земляничного (P.pubescens) в условиях умеренного климата. Ягоды физалиса имеют кислую реакцию и высокую питательную ценность, богаты полифенолами, каротиноидами, которые ответственны за их оранжевую окраску и содержат умеренное количество витамина С. Кроме того, в соке ягод физалиса содержится значительное количество калия, фосфора, кальция, натрия, магния, цинка, меди, железа, марганца и бора. Физалис земляничный является перспективной экзотической культурой, которого можно использовать для производства функциональных продуктов питания. Ягоды физалиса обычно используют в свежем виде, они обеспечивают кисло-сладкий баланс плодоовощных салатов. Целые плоды также используют при приготовлении сиропов или сушат, и они превращаются в «очень изящный изюм». В наших исследованиях содержание сухого вещества у сорта Золотая Россыпь в условиях умеренного климата составило 15,5%, аскорбиновой кислоты - 9,9 мг/100 г сырой массы. В условиях умеренного климата в ягоде P.pubescens накапливается 318 мг.ЭГК/100 г полифенолов. Титрируемая кислотость ягод сорта Золотая Россыпь составила 0,90%, а кислотность рН 4,72. Уровень рН выше 4 свидетельствует о низкой кислотности. Это объясняется наличием в соке ягод большинства органических кислот в свободной форме.
Бесплатно
Накопления химических элементов в луковицах чеснока озимого (Allium sativum L)
Статья научная
Важная роль в рационе питания человека отводится чесноку озимому, как источнику многих жизненно необходимых макро- и микроэлементов. В связи с этим была проведена оценка корреляционных связей между накоплением основных химических элементов в луковицах данной культуры. Исследования проводили в полевых условиях Московской области на базе ВНИИССОК в 2012-2015 годах на коллекционном питомнике чеснока озимого (30 сортообразцов). По основным микроэлементам достоверно высокие положительные взаимосвязи (r=0,71-0,85) были выявлены между средним накоплением в луковицах кальция с магнием, алюминием и бором; между накоплением магния и бора; алюминия и марганца. Корреляционный анализ позволил установить отрицательную взаимосвязь накопления кадмия с медью (r=-0,71) и кремнием (r=-0,66); значимых стабильных связей между накоплением свинца с другими элементами не выявлено. В отношении радионуклидов 90Sr и 137Cs выявлены значимые корреляционные связи между их накоплением и содержанием в луковицах алюминия (r= 0,74 и 0,85), кальция (r= 0,70 и 0,78), бора (r= 0,65 и 0,77) и магния (r=0,57 и 0,72) соответственно. Установлена тенденция - более устойчивые к болезням образцы чеснока озимого накапливают меньше кадмия (r= -0,47), но больше свинца (r= 0,49). Отмечено также, что у образцов с высоким накоплением калия более низкий процент перезимовки луковиц (r= -0,57), а при большем накоплении Zn и Fe зимостойкость увеличивается (r=0,80; r=0,57).
Бесплатно
Статья научная
Задачей исследований являлось изучение имеющихся подходов оценки типов взаимодействия отдельных монокультур в консорциумах. На сегодняшний день существующие подходы позволяют получить только качественные результаты (синергетическое, антагонистическое, аддитивное взаимодействие) в целом, без учёта его изменения в процессе культивирования. Поэтому разработка нового подхода количественного определения данного показателя в виде непрерывной функции, определяемой на всем периоде культивирования, является актуальной. В процессе исследования для анализа типов взаимодействия был выбран двухкомпонентный консорциум молочнокислых микроорганизмов, культивированный на разных питательных средах в рамках исследования направленного ферментирования овощной продукции. В результате был разработан оригинальный подход, основанный на сравнении скорости нарастания биомассы микроорганизмов с рассчитанной аддитивной кривой по результатам анализа динамики титра микроорганизмов-участников консорциума в монокультуре в процессе их культивирования. Данный подход представляет собой удобный инструмент выявления комплексной закономерности изменения типов взаимоотношения микроорганизмов в консорциуме в виде непрерывной функции, определённой в течение всего периода культивирования.
Бесплатно
О новом направлении исследований в области производства ферментированной продукции
Статья научная
Данный обзор посвящен изучению аспектов молочнокислого брожения и факторов, влияющих на процесс ферментации овощей, применению чистых культур молочнокислых микроорганизмов при производстве ферментированной овощной продукции.
Бесплатно
Обогащение чая черного байхового антиоксидантными веществами листьев амаранта
Статья научная
Разработка нового продукта чая - чая черного байхового с листьями амаранта (50% чая и 50% листьев амаранта) позволила обогатить чайный продукт соединениями, обладающими Р-витаминной активностью, увеличив при этом содержание кверцетина и рутина в 3 раза, а также повысить содержание белка, пектина, незаменимых аминокислот и аскорбиновой кислоты, а также кальция, железа и органогенного кремния, что является принципиально новым по сравнению с традиционным чаем. Благодаря высокому содержанию красно-фиолетового антиоксиданта бетацианина амарантина в листьях амаранта улучшился цвет чайного напитка, и увеличилась антиокислительная активность.
Бесплатно
Перспективные формы хеномелеса для использования в функциональном питании
Статья научная
Решающее значение для получения новых устойчивых сортов и разработки рекомендаций по использованию плодов хеномелеса имеет комплексный анализ. Задача данного исследования заключалась в оценке продуктивности и качества плодов отборных форм хеномелеса в условиях Средней России с выявлением возможности безотходной технологии переработки плодов, а также целесообразности использования в составе продуктов функционального питания. Исследования проводили в 2012-2016 годах в Ботаническом саду НИУ «БелГУ» (г. Белгород), в ФГБНУ ВСТИСП и ГБС им. Н.В. Цицина. В качестве материалов для изучения были использованы 6 отборных форм Chaenomeles, полученных от свободного опыления сорта Калиф, используемого в качестве контроля. Исследование проведено по общепринятой методике сортоизучения, а также с использованием методических разработок авторов. Установлена достаточно высокая пищевая и биологическая ценность выжимок плодов хеномелеса. При этом по содержанию минеральных веществ, углеводов и витаминов выжимки из целых плодов превосходят выжимки из мякоти. Полученные результаты исследований позволяют сделать вывод о целесообразности организации безотходной технологии переработки плодов хеномелеса, которые могут служить одним из компонентов для обогащения пищевых продуктов. Таким образом, по комплексной оценке биологических свойств и продуктивности отборных форм хеномелеса установлено, что они превосходят по устойчивости материнский сорт и являются перспективными в качестве высоковитаминной плодовой культуры, что позволяет их использовать для различных способов переработки, в составе продуктов функционального и лечебно-профилактического питания, особенно для получения натуральных низкокалорийных продуктов.
Бесплатно
Применение извлеченных белков из растительного сырья в функциональном и специализированном питании
Статья научная
В настоящее время приоритетным направлением в области создания новых пищевых продуктов является разработка технологий изделий функционального и специализированного назначения. Функциональные и специализированные продукты пользуются спросом среди потребителей. Применение извлеченных белков из растительного сырья обусловлено необходимостью в расширении ассортимента, улучшении качественных показателей. В статье приведен обзор результатов исследований по внедрению извлеченных белков при создании функциональных и специализированных продуктов питания. Использован метод имитационного моделирования рецептур мучных кондитерских изделий функциональной направленности с целью оптимизации их химического состава. Моделирование комбинированных продуктов питания основано на принципах пищевой комбинаторики и ставит своей целью создание рецептур новых видов пищевых продуктов на основе методов математической оптимизации путем обоснованного подбора основного сырья, ингредиентов, пищевых добавок и биологически активных добавок, совокупность которых обеспечивает формирование требуемых органолептических, физико-химических свойств продукта, а также заданный уровень пищевой, биологической и энергетической ценности. Процесс моделирования рецептур комбинированных продуктов включает в себя следующие три этапа: подготовка исходных данных на проектирование, формализация требований к составу и свойствам исходных ингредиентов и качеству готового продукта, процесс моделирования; конструирование продукта с заданными структурными свойствами
Бесплатно
Результаты отбора селекционных образцов корнеплодов моркови по биохимическому составу
Статья научная
Для проведения селекционной работы выделены генетические источники с высоким содержанием биохимических компонентов в корнеплодах моркови. Из 12 проанализированных образцов выделены 5 генотипов с высоким содержанием витамина С, β-каротина, общего сахара.
Бесплатно
Репродуктивная физиология растений и ее функциональная роль
Статья научная
Репродуктивная биология культурных и диких растений обуславливает репродуктивный статус растений, основным базисом которого является донорно-акцепторная система. Раскрыты механизмы эндогенной регуляции координации функций различных органов и физиологических процессов.
Бесплатно
Роль ростостимулирующих бактерий в аккумулировании селена растениями
Статья научная
Широкое распространение селенодефицита среди населения разных стран мира и связанные с этим сердечно-сосудистые и онкологические заболевания определяют необходимость разработки технологий повышения уровней аккумулирования микроэлемента сельскохозяйственными растениями. Наряду с биологически активными добавками к пище корневое и внекорневое внесение селена при выращивании растений являются в настоящее время наиболее распространенными подходами к решению проблемы селенодефицита. В то же время определенным недостатком биофортификации растений селеном является низкое усвоение микроэлемента растениями и связанная с этим возможность загрязнения окружающей среды микроэлементом. Обзор посвящен новому направлению в повышении уровня селена в продукции растениеводства путем использования ризобактерий. В работе рассматриваются вопросы распространенности селенозависимых бактерий, их участия в кругообороте селена, механизма взаимосвязи бактерии-селен-растения, роли летучих соединений, выделяемых ризобактериями, в аккумулировании растениями селена. Отдельно рассматриваются вопросы устойчивости ризобактерий Microbacterium oxydans, выделенных из Cardamine hupingshanesis и проявляющих необычайно высокую устойчивость в воздействию микроэлемента и способность направленно синтезировать селеноцистин.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена адаптационная способность многолетних растений к низким температурам и ее роль в формировании высококачественного урожая, с минимальными потерями при его хранении. По изменениям, происходящим в растениях при пониженных температурах, установлена возможность эффективного прогнозирования растительной продукции к холодильному хранению.
Бесплатно
Содержание и пигментный состав автотрофной и гетеротрофной ткани листьев амаранта вида A. tricolor L
Статья научная
В настоящее время получены многочисленные доказательства позитивной роли антиоксидантов в защитных реакциях, способных защитить от окислительного стресса не только растения, но и человека. Известно, что природные красящие вещества листьев, цветков и плодов -растительные пигменты проявляют высокую антиоксидантную активность. Удобной моделью для сравнительного изучения процессов формирования пигментного состава в гетерогенных тканях листа, различающихся по способности к фотосинтезу, являются растения амаранта вида A. tricolor L. сорта Early Splendor. В качестве стандарта служили листья амаранта вышеуказанного вида сорта Валентина. Целью работы является сравнительное исследование содержания пигментов: амарантина, хлорофиллов a и б, каротиноидов в стеблевых листьях амаранта сорта Валентина и Early Splendor, а также в красной и зеленой зонах верхушечных листьев последнего. Анализ водного экстракта красных верхушечных листьев амаранта Early Splendor показал наличие бетацианинового пигмента амарантина, в спектре поглощения которого обнаружен пик в зеленой области при длине волны 540 нм. Помимо антиоксиданта амарантина в экстракте содержатся антиоксиданты, вероятно, гликозиды фенольных соединений и аскорбиновая кислота, суммарное содержание которых почти в 2 раза меньше по сравнению со стеблевыми листьями амаранта этого сорта. Спиртовой экстракт красных листьев окрашен в желтый цвет. Его спектры поглощения имели в синей области пики при 445 нм и 472 нм и плечо при 422 нм, что указывает на присутствие бетаксантина, беталамовой кислоты или каротиноидов. В стеблевых листьях изученных видов обнаружены водорастворимые антиоксиданты -амарантин и аскорбиновая кислота, содержание которых в листьях сорта Валентина превышало их количество в листьях сорта Early Splendor, в то время как в листьях последнего было обнаружено максимальное количество фотосинтезирующих пигментов. Полученные данные свидетельствуют о том, что амарант как перспективный источник красящих пигментов с антиоксидантной активностью может использоваться для получения пищевых красителей.
Бесплатно
Содержание кремния во фракциях растительного белка
Статья научная
Кремний относится к биологически важным элементам, необходимым не только растениям, но и всем живым организмам. Кремний обнаружен во всех органах растений, в большом количестве накапливается в клеточных стенках листьев, стеблей и корня, обеспечивая их механическую прочность, защиту от внешних абиотических и биотических факторов. Ранее предполагали, что кремний поглощается растениями в форме монокремниевой кислоты и потом откладывается в виде различных фитолитов или аккумулируется в эпидермальных клетках. Но кремний является не только основным «каркасным» элементом в тканях живых организмов, но и контролирует многие биологические и химические процессы. Водорастворимая монокремниевая кислота вступает в реакции с металлами, органическими соединениями, проявляя свойства слабой кислоты. Гели кремниевой кислоты могут быть катализатором и матрицей, на которой может происходить внутриклеточный синтез органических соединений. В настоящей работе предлагается методика определения в растении трех форм кремния: свободной, легко гидролизуемой и прочносвязанной. При этом в листьях амаранта часть кремния 0,5-0,7% обнаруживалась в препаратах белка. Белок разделен на две фракции путем осаждения сульфатом аммония, на фракцию альбуминов и глобулинов. Затем каждая из этих фракций белка была разделена на сефадексе на белок, выходящий во внутреннем объеме геля G-75 и во внешнем объеме геля. Распределение геля по фракциям имело однотипный характер. В высокомолекулярных фракциях «альбуминов» и «глобулинов» прочно связанный кремний отсутствовал. Наибольшее количество кремния обнаружено в высокомолекулярной фракции «глобулинов», причём на 80% этот элемент был представлен его легко гидролизуемой фракцией. Связанный в белках кремний, по-видимому, представлен ортокремниевыми эфирами оксиаминокислот, однако, нельзя исключать и образование Si-N связей со свободными аминогруппами. Биофильный кремний - это та часть растительного (органогенного) кремния, которая химически (в основном в форме ортокремниевых эфиров) связана с белком, фосфолипидами и пектинами, то есть, с теми компонентами растительной ткани, которые в первую очередь усваиваются организмом человека. Эту фракцию кремния (как микроэлемент) по нашему мнению необходимо учитывать в числе показателей, определяющих пищевую, кормовую и фармацевтическую ценность растительного сырья.
Бесплатно
Статья научная
Плоды Capsicum chinense Jacq. являются богатым источником фитохимических веществ, такие как витамин С, фенольные соединения, флавоноиды и каротиноиды, и занимают значительное место в кулинарии многих народов. Изучен пигментный состав, определена сумма каротиноидов, аскорбиновой кислоты и их вклад в формирование антиоксидантных свойств. Среди изученных образцов C. chinense как общее содержание каротиноидов, так и красных, и желтых пигментов варьирует значительно. Самое высокое содержание каротиноидов наблюдается у сорта Огненная дева с красной окраской плодов в фазе биологической спелости - 0,581 мг/г, у которого красных пигментов накапливается на 56% больше, чем желтых. В плодах образца Колокольчик накапливаются только желтые пигменты (0,319мг/г). Наличие значительного количества красных пигментов, в 2,03 раза превышающих количество желтых у сорта Trinidad Scorpion Chocolate, в комплексе с белками, могли стать причиной формирования коричневой окраски. У образца Trinidad Dglahou наблюдается другая тенденция. Количество желтых пигментов в 1,5 раза больше, чем красных: 0,118 мг/г желтых и 0,077 мг/г красных пигментов. Содержание аскорбиновой кислоты не зависит от окраски плода. В плодах сорта Огненная дева накапливается наибольшее количество аскорбиновой кислоты - 301мг%. Максимальное суммарное содержание антиоксидантов (ССА, мг.экв. ГК/г) выявлено у сорта Огненная дева - 2,65. Анализ зависимости содержания термостабильных антиоксидантов от общего их количества показал вклад неустойчивых к термическому воздействию антиоксидантов (в первую очередь аскорбиновой кислоты) на уровне, в среднем, 16%. Проведена сравнительная оценка уровня остроты и количественное содержание капсаицина в плодах органолептическим, спектрофотометрическим и ВЭЖХ методами. Интервал наблюдаемых концентраций капсаицина составил 1,0-7,5 мг/г сухой массы (ВЭЖХ), уровень остроты по шкале Сковилля - 17440-153120 SHU. Установлена прямая корреляция между органолептической оценкой остроты плодов перца и содержанием капсаицина, определенным спектрофотометрическим и ВЭЖХ методами.
Бесплатно
