AGRIS - 

2023

Mistratova, N.A. | Korotchenko, I.S. | Samarokova, A.V.

Black currant (BC) propagation by lignified cuttings to obtain high-quality planting material for one growing season in the forest-steppe zone of the Krasnoyarsk Territory was studied. Three modifications of biogenic ferrihydrite nanoparticles solutions (NS) added with traditional growth hormone were used. The cuttings were soaked in water or treated with indolyl-3-acetic acid (IAA); IAA+ferrihydrite (IAA+Feh); IAA+Co-doped ferrihydrite (IAA+Feh_Co); IAA+ferrihydrite doped with Mn (IAA+Feh_Mn). The study objects were 'Selechenskaya' BC plants. The area of assimilation surface and the leaf pigment compositions were assessed in dynamics. Before planting, black currant cuttings were soaked in nanoparticle solutions (exposure 12 h), then, during the growing season, the leaf surface of rooted cuttings every 14 days were exogenously treated with the same but no IAA NS four times. The results of the leaf pigment concentration determinations and biometric observations during the growing seasons of 2021 and 2022 are presented. It has been established that the maximum concentration of chlorophyll a and b, carotenoids in BC leaves to growing season end was affected by the use of NS of ferrihydrite doped with cobalt and manganese added with IAA. Thus, concentration of chlorophyll a, b increased by 1.3 and 1.6 times, respectively, in the variant with cobalt-doped ferrihydrite nanoparticles compared to the no-treatment variant. The values of the assimilation surface of leaves depended on the climatic parameters of the study year and on the content of photosynthetic pigments in BC leaves. Between leaf blade area and chlorophyll a concentration, a direct relationship was noted (r=0.87), a close relationship: in 2021 between the area of the leaf blade of black currant and the amount of precipitation (r=0.83-0.94), in 2022 between the area of BC leaf blade and air temperature (r=0.85-0.93). The best conditions for leaf assimilation surface formation in 'Selechenskaya' BC are created due to soaking of cuttings and foliar treatment of vegetative plants with ferrihydrite NS doped with cobalt and manganese. | При размножении смородины чёрной (СЧ) одревесневшими черенками для получения качественного посадочного материала за один вегетационный период в лесостепной зоне Красноярского края использовали растворы наночастиц (РНЧ) биогенного ферригидрита с добавлением традиционного гормона роста в 3 модификациях: контроль (замачивание черенков в воде); обработка индолил-3-уксусной кислотой (ИУК); ИУК+ферригидрит (ИУК+Feh); ИУК+ферригидрит, допированный Со (ИУК+Feh_Со); ИУК+ферригидрит, допированный Mn (ИУК+Feh_Mn). Объект – растения СЧ сорта Селеченская. Проведена оценка площади ассимиляционной поверхности и пигментный состав листьев в динамике. Черенки перед посадкой замачивали в РНЧ (экспозиция 12 ч), в течение вегетационного периода проводилась четырехкратная (с интервалом 14 дней) экзогенная обработка листовой поверхности окорененных черенков этими же РНЧ, но без ИУК. Представлены данные по концентрации пигментов в листьях и биометрических наблюдений в динамике вегетационных периодов 2021 и 2022 гг. На максимальную концентрацию в листьях СЧ хлорофилла а и b, каротиноидов к концу периода вегетации повлияло использование РНЧ ферригидрита, допированного Co и Mn с добавлением ИУК. Концентрация хлорофилла а, b увеличилась в 1,3, и 1,6 раз, соответственно, на варианте с РНЧ ферригидрита, допированного Co, по сравнению с контролем. Значения ассимиляционной поверхности листьев зависели от климатических параметров года исследования и от содержания фотосинтетических пигментов в листьях СЧ. Между площадью листовой пластинки и концентрацией хлорофилла а отмечена прямая зависимость (r=0,87). Тесная зависимость выявлена в 2021 г. между площадью листовой пластинки и количеством осадков (r=0,83-0,94), в 2022 г. между площадью листовой пластинки и температурой воздуха (r=0,85-0,93). Лучшие условия для формирования ассимиляционной поверхности листьев СЧ создаются при замачивании черенков и некорневой обработке вегетирующих растений РНЧ ферригидрита, допированного Co и Mn.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Samojlov, A.V. | Suraeva, N.M. | Zajtseva, M.V.

Thermal methods of cooking legumes significantly increase the quality characteristics of the product but may negatively affect the functional properties. The study purpose was to evaluate the effect of boiling (for 10, 30 and 60 min), steaming (for 10 and 30 min) and microwave cooking (for 4 min) on the microstructure of green pea seeds. The packaged frozen product was used in the work. Light microscopy of cytological preparations of seed coat cells (hypoderm) and cotyledon storage tissue (parenchyma) was carried out. The effect of 3 types of heat treatment of frozen green peas was evaluated in terms of the identified microstructural changes in the cells of the hypodermis and parenchyma. After defrosting peas (control), plastids with chlorophyll in the hypodermis cells were bright green in color, iodine-stained rounded starch grains present in the parenchyma cells had clear boundaries. When seeds were boiled for 10 and 30 min, as well as processed in a microwave oven, the amount of chlorophyll in the plastids of hypodermal cells did not decrease, and the bright green color of these organelles was preserved. After boiling for 1 h, this pigment was partially lost in the samples. The maximum negative microstructural changes occurred in the peas during steaming. Change in the color of plastids to olive was noted in these samples. It is an indicator of conversion of chlorophylls a and b into pheophytins and pyropheophytins. The progressive process of increasing the volume of starch grains until they merge with each other began after 30 min of boiling and 10 min of steaming the peas. The effect of microwave treatment was associated not only with starch gelatinization, but also with the destruction of cell walls. The optimal method of heat treatment of peas is boiling for 10 min. In this case, the pigments are well preserved, and the glycemic index of the product does not increase in comparison with the raw material. | Термические способы приготовления зерна бобовых культур значительно повышают качественные характеристики продукта, но могут негативно влиять на функциональные свойства. Цель исследования - оценка влияния отваривания (10, 30 и 60 мин), обработки паром (10 и 30 мин) и воздействия волн СВЧ (4 мин) на микроструктуру семян зеленого гороха. В работе использовали пакетированный замороженный продукт. Проведена световая микроскопии цитологических препаратов клеток оболочки семян (гиподерма) и запасающей ткани семядолей (паренхима). Влияние трех видов тепловой обработки замороженного зеленого гороха оценивали с точки зрения выявленных микроструктурных изменений в клетках гиподермы и паренхимы. После размораживания гороха (контроль) пластиды с хлорофиллом в клетках гиподермы были ярко-зеленого цвета, окрашенные йодом округлые зерна крахмала, присутствующие в клетках паренхимы, имели четкие границы. При кипячении в течение 10 и 30 мин, а также СВЧ-обработке, количество хлорофилла в пластидах гиподермальных клеток не уменьшилось, их ярко-зеленый цвет сохранился. После отваривания в течение 1 ч этот пигмент в образцах был частично утрачен. Максимальные негативные микроструктурные изменения происходили в горохе в процессе его обработки на пару. В этих образцах была отмечена смена цвета пластид на оливковый, что свидетельствовало о преобразовании хлорофиллов a и b в феофитины и пирофеофитины. Прогрессирующий процесс увеличения объема крахмальных зерен вплоть до их слияния друг с другом начинался после 30 мин кипячения и 10 мин обработки паром гороха. Влияние СВЧ-нагрева было связано не только с клейстеризацией крахмала, но и с разрушением клеточных стенок. Оптимальным способом термической обработки гороха признано отваривание в течение 10 мин. В этом случае пигменты хорошо сохраняются, а гликемический индекс продукта по сравнению с сырьем не увеличивается.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Zanilov, A.Kh. | Taov, R.Kh. | Aznaeva, M.R. | Khashkhozhev, I.T. | Bakuev, Zh.Kh. | Satibalov, A.V.

Soil microorganisms play an important role in the soil substance transformation. To assess the degree of bioactivity, the bio-organo–mineral complex AKM effect on the intensity of the substrate-induced soil respiration of the near-root zone of trees has been analyzed. The mineral part (80%) of AKM is represented by natural ore serpentinite containing 15.1% magnesium, and the organic component is brown coal (20%). The research was carried out in the conditions of the foothill fruit zone of horticulture of the Kabardino-Balkar Republic in an intensive type orchard involving 'Gala Schnigored' apple trees, in 3-fold replication of 10 trees in each variant. The biological activity in the soil was determined by the substrate-induced respiration method. The chlorophyll content in the leaves was determined at 4 time points. The positive AKM effect on the growth of chlorophyll content in apple leaves has been established, where the beginning of increase (36.5%) is noted 33 days after fertilization (control – 0.395, variant – 0.539), in subsequent periods this trend persists: 31.8% – July 9 (control 0.561, variant 0.726) and 4.8% - July 18 (0.458 – 0.489). The research results confirm the existence of a relation between the concentration of chlorophyll in leaves and repformance. The additional yield (4,400 kg) was formed mainly due to the setting of fruits on the upper layer. The AKM complex is an agent of bioactivation of the soil. It is expressed in an increase in soil respiration during the growing season by 8.8-45.5%. The magnesium contained in the complex provides an increase in the suction force due to an increase in the concentration of chlorophyll (4.8-36.5%) and the intensity of photosynthesis, which ultimately leads to an increase in the availability of mineral nutrients necessary for fruit trees. The importance of using magnesium fertilizers is associated not only with the ability to increase crop yields, but also with the ability to produce physiologically more valuable products, that can be used in the population health conservation programs for the diseases prevention, including endemic ones. | Почвенные микроорганизмы играют важную роль в преобразовании веществ в почве. Для оценки степени биоактивности провели анализ влияния био-органо-минерального комплекса АКМ на интенсивность субстрат индуцированного дыхания почвы околокорневой зоны деревьев. Минеральная часть (80%) АКМ представлена природной рудой серпентинитом, содержащим 15,1% магния, а органический компонент – бурым углём (20%). Исследования выполнены в условиях предгорной плодовой зоны садоводства Кабардино-Балкарской республики в саду интенсивного типа на сорте Гала Шнигоред, в 3-кратной повторности, по 10 деревьев в каждом варианте. Биологическую активность почвы устанавливали методом субстрат индуцированного дыхания. Содержание хлорофилла в листьях определяли в 4-х временных точках. Установлено положительное влияние АКМ на рост содержания хлорофилла в листьях яблони, где начало повышения (36,5%) отмечается через 33 дня после внесения удобрения (контроль – 0,395, вариант – 0,539), в последующие отрезки тенденция сохраняется: 31,8% – 9 июля (контроль 0,561, вариант 0,726) и 4,8% –18 июля (0,458 – 0,489). Результаты исследований подтверждают наличие связи между концентрацией хлорофилла в листьях и продуктивностью. Дополнительный объём урожая (4400 кг) был сформирован преимущественно благодаря завязыванию плодов на верхнем ярусе. Комплекс АКМ является средством биоактивации почвы, что выражается в росте дыхания почвы в течение вегетации на 8,8-45,5%. Содержащийся в АКМ магний обеспечивает увеличение всасывающей силы за счёт повышения концентрации хлорофилла (4,8-36,5%) и интенсивности фотосинтеза, что повышает доступность необходимых для плодовых деревьев минеральных элементов питания. Важность использования магниевых удобрений связана не только с возможностью повысить урожайность с.-х. культур, но и с возможностью произвести более ценную физиологически продукцию, которая может быть использована в программах сбережения здоровья населения, для профилактики заболеваний, в т. ч. эндемичных.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Fesenko, A.N. | Amelin, A.V. | Zaikin, V.V. | Chekalin, E.I. | Ikusov, R.A. | Biryukova, O.V.

In plant breeding, the use of physiological signs as selection criteria is relevant. As known, photosynthesis provides the formation of more than 95% of the plant organic matter. Laboratory, vegetative and field experiments were conducted to study the genotypic features of the manifestation of adaptivity and photosynthetic activity in buckwheat leaves. It has been established that the buckwheat gene pool is characterized by a wide polymorphism in terms of activity and efficiency of photosynthesis. The interval of genotypic variation in the fruit formation phase was as follow: as to the quantum yield (QY) - 0.232-0.328 c. u.; photochemical quenching (PQ) - 0.521- 0.922 c.u., the activity of the electron transport chain (ETC) ‒ 97.1-137.6 c.u.; photosynthesis rate (PR) is 7.72-15.67 mcmol CO2/m2s. A significant relationship of less than 0.05 was established between PR, QY and ETC: the correlation coefficient between the indicators was 0.66. A significant association of PR with stomatal conductivity (r=0.47) and water use efficiency (r=0.56) was also observed. The correlation coefficient between PR and total plant productivity averaged +0.57, and with seed weight it was +0.47. The transpiration rate of leaf varied from 2.23 to 4.08 mmol H2O/m2s. Cultivars having high photosynthesis rate combined with moderate transpiration activity are of great importance for breeding. Among the studied cultivars, such properties are characteristic for 'Kara-Dag', 'Kalininskaya', and 'P 122/21'. These cultivars had the highest efficiency of transpired water using for leaf photosynthesis. There were distinguished according to the magnitude of the quantum yield and the electron transport chain, 'Diana', 'Scorospelaya 86', 'Agidel' and 'Ballada', according to the photochemical quenching of chlorophyll fluorescence, 'Diana', 'Ballada' and 'P107/21', and according to the photosynthesis rate, 'Diana' and 'P 109/21'. The listed varieties can serve as valuable sources in crop breeding for high photosynthesis activity and efficiency. | В селекции растений актуально использование физиологических признаков как критериев отбора. Как известно, фотосинтез обеспечивает формирование более 95% органического вещества урожаев с.-х. культур. Проведены лабораторные, вегетационные и полевые опыты, в которых изучали генотипические особенности проявления фотосинтетической активности листьев гречихи. Установлено, что генофонд гречихи характеризуется широким полиморфизмом по показателям активности и эффективности фотосинтеза. Интервал их генотипического варьирования в фазу образования плодов составлял по квантовому выходу (КВ) 0,232-0,328 у.е.; фотохимическому тушению (ФХТ) 0,521-0,922 у.е., активности электронно-транспортной цепи (ЭТЦ) 97,1-137,6 у.е.; интенсивности фотосинтеза (ИФ) 7,72-15,67 mсmol CO2/m2s. Между ИФ, КВ и ЭТЦ установлена значимая (P меньше 0,05) связь: коэффициент корреляции между показателями был равен 0,66. Также наблюдали достоверную связь ИФ с устьичной проводимостью (r=0,47) и эффективностью использования воды (r=0,56). Между ИФ и общей продуктивностью растений коэффициент корреляции составлял в среднем +0,57, а с массой семян +0,47. Интенсивность транспирации листьев изменялась от 2,23 до 4,08 mmol H2O/m2s. Для селекции большую ценность представляют сортообразцы, у которых высокая интенсивность фотосинтеза сочетается с умеренной активностью транспирации. Среди изученных сортообразцов такими свойствами характеризуются Кара-Даг, Калининская и Р 122/21. У этих сортообразцов была самой высокой и эффективность использования транспирируемой воды на фотосинтез листьев. По величине КВ и активности ЭТЦ выделились сорта Диана, Скороспелая 86, Агидель и Баллада, по ФХТ флуоресценции хлорофилла Диана, Баллада и Р107/21, а по интенсивности фотосинтеза Диана и образец Р 109/21. Перечисленные сорта могут служить ценными источниками в селекции культуры на высокую активность и эффективность фотосинтеза.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Savin, I.Yu. | Konovalov, S.N. | Bobkova, V.V. | Sharychev, D.V.

Methods of operational remote agricultural monitoring are currently based on the use of spectral vegetation indices as some integral indicators of plant condition. The goal was to analyze the relationship between the spectral vegetation indices calculated for the leaves of the Imrus apple tree with the leaf content of chlorophyll and carotenoids. We evaluated the applicability of several dozen vegetation indices proposed for determining the content of chlorophylls and carotenoids in the leaves of various plants to the non-contact determination of these pigments in the leaves of the Imrus apple tree. On October 19, 2021, leaves were collected at noon randomly from 2-5-year old branches of the middle part of the crown of model Imrus trees grown from 2011 at the test plot (Stupino District, Moscow Province, Russia). In total, 26 mixed leaf samples were collected for pigment content analysis. The content of chlorophylls a + b was determined in the laboratory by the Wintermans-De Mots method, carotenoids by the von Wetshtein method. For the same leaves, spectral reflectance was measured under field conditions using a SR-6500 field spectroradiometer (Spectral Evolution, USA), which operates in the 350-2500 nm range with a resolution of 1 nm. It has been established that the previously proposed numerous vegetation indices cannot be used for non-contact detection of the content of chlorophyll and carotenoids in the leaves of the Imrus apple tree. There is practically no relation between the index value and pigment content. It is also not possible to group the analyzed leaves according to the content of pigments based on the construction of a dendrogram of the similarity between the spectral reflectance curves of leaves in the range of 350-2500 nm. Based on the correction of the indices that showed the most accurate dependence, new vegetation indices were proposed for non-contact detection of the content of carotenoids and chlorophyll in apple leaves. | Методы оперативного дистанционного (спутникового и беспилотного) с.-х. мониторинга в настоящее время базируются на использовании спектральных вегетационных индексов в качестве интегральных показателей состояния растений. Цель исследования - анализ связи между спектральными вегетационными индексами, рассчитанными для листьев яблони сорта Имрус, с содержанием в них хлорофилла и каротиноидов. Анализ спектральной отражательной способности листьев яблони (Malus domestica Borkh.) сорта Имрус посадки 2011 года проводили 19 октября 2021 г. на территории опытного сада ФГБНУ ФНЦ садоводства (пос. Михнево, Московская обл., Ступинский р-н). Листья собирали в полуденное время случайным образом из средней части кроны с ветвей 2-5-летнего возраста. Всего для анализа содержания пигментов сформировали 26 смешанных образцов листьев. Содержание хлорофиллов a + b определяли в лабораторных условиях методом Винтерманса-Де Мотса, каротиноидов - методом фон Ветштейна. Спектральную отражательную способность оценивали с использованием полевого спектрорадиометра SR-6500 (Spectral Evolution, США), который работает в диапазоне 350-2500 нм с разрешающей способностью 1. Установлено, что предложенные ранее многочисленные вегетационные индексы не могут быть использованы для бесконтактного детектирования содержания хлорофилла и каротиноидов в листьях яблони сорта Имрус. Связь между величиной индекса и содержанием пигмента практически отсутствует. Также не удается сгруппировать проанализированные листья по содержанию пигментов на основе построения дендрограммы сходства между кривыми спектрального отражения листьев в диапазоне 350-2500 нм. На основе корректировки индексов, показавших наиболее точную зависимость, предложены новые вегетационные индексы для бесконтактного детектирования содержания в листьях яблони каротиноидов и хлорофилла.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Dorokhov, A.S. | Pyl'nev, V.V. | Semenova, N.A. | Shirokova, M.S. | Chilingaryan, N.O.

In accordance with the approved Doctrine of Food Security of the Russian Federation, the domestic seed production should provide with seeds at least 75% of the Russian market, and for many cereal crops this indicator already exceeds the statutory minimum. The intensification of selective breeding requires the implementation of innovative technologies and special means that allow significantly reducing the time for generating new hybrids providing several generations of hybrid populations and parent lines of hybrids a year. Under controlled growing conditions, there is a technical possibility of additional illumination of plants using various lighting devices. In 2022, studies were conducted in the climate chamber developed at the Federal State Budgetary Institution "Federal Scientific Agroengineering Center VIM" in order to study the effect of the spectral distribution of light on the spring wheat and barley yield. The experiment included 3 lighting variants: B15G40R40FR5 (V1; control), B22G11R49FR18 (V2), and B16G18R51FR15 (V3). The concentration of photosynthetic pigments in wheat plants in the booting stage was higher than that of barley throughout the whole experiment. The chlorophyll a/b ratio in wheat was within the normal limits for the active growing season, whereas barley was stressed by lack of light. All experimental lighting variants can be used to produce wheat seeds with standard germination ability of 95.7-97.7%. The best lighting variant for wheat was V2 (B22G11R49FR18) with the highest proportion of blue and far-red radiation. V1 and V2 lighting variants used in the experiment are suitable for obtaining barley grains with high germination ability (92-93%). The best lighting variant for barley was V3 (B16G18R51FR15). | В соответствии с утвержденной Доктриной продовольственной безопасности РФ отечественное семеноводство должно обеспечить семенами не менее 75% российского рынка, и по многим зерновым культурам этот показатель уже превышает установленный минимум. Для интенсификации селекционного процесса необходимо внедрение новейших технологий и специальных средств, что позволяет существенно сократить срок создания новых гибридов обеспечивающих получение нескольких поколений гибридных популяций и родительских линий гибридов в год. В контролируемых условиях выращивания существует техническая возможность досветки растений посредством использования различных осветительных приборов. В климатической камере, разработанной в ФГБНУ "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ", в 2022 г. были проведены исследования с целью изучения влияния спектрального состава света на урожайность яровой пшеницы и ячменя. Эксперимент был проведен при 3 вариантах освещения – B15G40R40FR5 (В1 – контроль), B22G11R49FR18 (В2) и B16G18R51FR15 (В3). Концентрация фотосинтетических пигментов растений пшеницы в фазе выхода в трубку была выше, чем у ячменя на протяжении всего опыта. У пшеницы отношение хлорофилла а к хлорофиллу b находилось в пределах нормы для периода активной вегетации, а ячмень испытывал стресс от недостатка освещенности. Все варианты освещения, используемые в опыте, пригодны для получения семян пшеницы с кондиционной всхожестью на уровне 95,7–97,7%. Лучшим для пшеницы было освещение по варианту В2 (B22G11R49FR18) с наибольшей долей синего и дальнего красного облучения. Варианты освещения В1 и В2, используемые в опыте, пригодны для получения зерен ячменя, отличающихся высокой всхожестью (на уровне 92–93%). Лучшим для ячменя было освещение по варианту В3 (B16G18R51FR15).

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Скребец, Татьяна Эдуардовна | Ивахнов, Артем Дмитриевич | Репина, Валерия Ивановна

Сверхкритический диоксид углерода, являясь неполярным растворителем, хорошо зарекомендовал себя в качестве экстрагента для извлечения неполярных соединений из растительных материалов. Однако использование сорастворителей, усиливающих полярные свойства СО2 в сверхкритическом состоянии, в значительной степени расширяет возможности его применения для экстракции. Древесная зелень, в частности, еловая, содержит большое количество полезных веществ различной степени полярности, для которых экстракция является одним из основных методов извлечения. В работе проведена экстракция еловой хвои сверхкритическим диоксидом углерода с добавками спиртов в качестве сорастворителей с целью извлечения хлорофиллов и каротиноидов. Содержание пигментов в образце, полученном исчерпывающей экстракцией по Сокслету этанолом (изопропанолом), составило для каротиноидов 0.025 мг/г, для хлорофиллов 0.3 мг/г. Сверхкритическую экстракцию пигментов проводили в экстракторе MV-10ASFE производства Waters, (США) при температурах 60 °С и 80 °С, варьируя давление от 100 атм до 300 атм, концентрацию сорастворителя – от 0 до10%, продолжительность экстракции – от 10 до 60 мин. Анализ экстрактов на каротиноиды и хлорофиллы осуществляли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на приборе LC-30 «Nexera» (Shimadzu), Япония. Установлено, что сверхкритический СО2 при максимальных значениях параметров процесса способен извлекать в три раза больше каротиноидов, чем хлорофиллов. Добавка сорастворителей практически не влияет на количество извлекаемых каротиноидов, в то время как содержание хлорофиллов в экстракте может быть увеличено в 4–7 раз при использовании этанола и в 3–4 раза при добавке изопропанола. | Supercritical carbon dioxide, being a non-polar solvent, has proven itself well as an extractant for the extraction of non-polar compounds from plant materials. However, the use of co-solvents that enhance the polar properties of the SO2 in the supercritical state greatly enhances its use for extraction. Wood greens, in particular spruce, contain a large number of useful substances of varying polarity, for which extraction is one of the main extraction methods. Spruce needles were extracted with supercritical carbon dioxide with alcohol additives as co-solvents to extract chlorophylls and carotenoids. The pigment content of the sample obtained by exhaustive Soxhlet extraction with ethanol (isopropanol) was 0.025 mg/g for carotenoids, 0.3 mg/g for chlorophylls. Supercritical pigment extraction was carried out in a Waters MV-10ASFE extractor (USA) at temperatures of 60 °C and 80 °C, varying in pressure from 100 at to 300 at, co-solvent concentration from 0 to 10%, extraction duration from 10 to 60 minutes. Analysis of extracts for carotenoids and chlorophyll was carried out by high-performance liquid chromatography on LC-30 “Nexera” (Shimadzu), Japan. It has been found that supercritical SO2 at maximum process parameters is capable of extracting three times more carotenoids than chlorophylls. The addition of co-solvents has little or no effect on the amount of carotenoids recovered, while the chlorophyll content of the extract can be increased 4–7 times with ethanol and 3–4 times with iso-propanol.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2023

Vologirov, A.K. | Dzhaboeva, A.S. | Vasyukova, A.T. | Khatko, Z.N. | Blyagoz, A.I.

An analysis of the functional ingredient market indicates the prospects of organizing the production of domestic inulin and other biologically active components using various anatomical parts of Jerusalem artichoke. The goal of the research carried out in 2018-2023 was to develop a technology for inulin and chlorophyll production from Jerusalem artichoke tubers and leaves. Tubers and leaves of 'Interes' Jerusalem artichoke grown in the Kabardino-Balkarian Republic were the research objects. Generally accepted physical and chemical methods for studying plant objects and standard methods of statistical analysis were applied in the research. The comparative chemical composition analysis of two anatomical parts of Jerusalem artichoke showed that the mass fraction of inulin and proteins in tubers was 6.8 and 1.1 times higher compared to than in the leaves; and the contents of fat, fiber, and ash in Jerusalem artichoke leaves was 2.1, 4.5 and 2.7 times higher than in tubers. The highest concentration of inulin in the extract (8%) was achieved when the mass ratio of the raw material and 60% aqueous-alcohol solution was 1:2.3, at 75 deg. C, and duration of the hydrolysis-extraction process of 40 min. The molecular weight of inulin produced from 'Interes' Jerusalem artichoke tubers was 5.84 kDa. A technology was developed to isolate inulin from artichoke tubers. It is based on fractioning a mixture of components with different molecular weights, by molecular and weight separation of the inulin-containing extract in an ultrafiltration unit using nanofiltration. It was revealed that Jerusalem artichoke leaves contained chlorophyll a and b in amounts of 6.98 and 0.74 mg/g of wet matter. The method for obtaining copper chlorophyll derivatives from Jerusalem artichoke leaves with a maximum yield of copper chlorophyll derivatives and a minimum content of toxic copper ions was optimized. The resulting products can be used in the food industry. | Анализ состояния рынка функциональных ингредиентов свидетельствует о перспективности организации производства отечественного инулина и других биологически активных компонентов из различных анатомических частей топинамбура. Целью исследования, проведенного в 2018-2023 гг., была разработка технологии производства инулина и хлорофилла из клубней и листьев топинамбура. Объектами исследования служили клубни и листья топинамбура сорта Интерес, выращенного в Кабардино-Балкарской Республике. В работе использовали общепринятые физико-химические методы исследования растительных объектов и стандартные методы статистического анализа. Сравнительный анализ химического состава анатомических частей топинамбура показал, что массовая доля инулина и протеинов в клубнях топинамбура выше по сравнению с их содержанием в листьях в 6,8 и 1,1 раза, а жиров, клетчатки и золы в листьях топинамбура больше, чем клубнях, в 2,1, 4,5 и 2,7 раза соответственно. Наибольшая концентрация инулина в экстракте (8%) достигается при соотношении масс сырья и 60%-ного водно-спиртового раствора 1:2,3, температуре 75 град. С, продолжительности процесса гидролиза-экстрагирования 40 минут. Молекулярная масса инулина, полученного из клубней топинамбура сорта Интерес, составляет 5,84 кДа. Разработана технология выделения инулина из клубней топинамбура, основанная на фракционировании смеси компонентов с различной молекулярной массой, за счет молекулярно-массовой сепарации инулинсодержащего экстракта на ультрафильтрационной установке методом нанофильтрации. Выявлено, что листья топинамбура содержат хлорофилл a и b в количестве 6,98 и 0,74 мг/г сырого вещества. Оптимизирован метод получения медных производных хлорофиллов из листьев топинамбура с максимальным выходом медных производных хлорофиллов и минимальным содержанием токсичных ионов меди. Полученные продукты могут применяться в пищевой промышленности.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Prudnikov, P.S. | Sedov, E.N. | Prudnikova, E.G.

The research goal was to study the physiological and biochemical parameters depending on the ploidy level in apple tree varieties bred by the All-Russian Research Institute of Fruit Crop Breeding. Into the group of diploid varieties were included 'Kandil Orlovsky', 'Stroevskoye', 'Imrus'; into the group of triploid ones - 'Trener Petrov', 'Patriot', 'Orlovsky partisan'; the tetraploid group contained forms 13-6-106, 25-37-45, 30-47-88. It was shown, with an increase in the ploidy level against the background of an increase in the leave blade thickness in Malus domestica L. varieties, an increase in the content of green pigment and free proline was observed. There was also the photosynthetic activity intensification at the level of light reactions, i.e. photochemical activity (PCA). So, the chlorophyll amount in tetraploid forms was greater than in diploid varieties on average by 45.5%, and greater than in triploid ones by 17.4...23.3%. At the same time, the highest electron transfer rate in photosystems was found in the group of triploid varieties. The PCA of isolated chloroplasts in the triploid apple tree varieties was 1.7...2.1 times higher than in diploid ones and, on average, 1.5 times higher than in tetraploid forms. The ploidy increasing in genotypes promoted the intensification of redox reactions on the example of catalase activity and membrane lipoperoxidation. The highest total protein content and the max sum of sugars in the leaves was noted in the triploid group of apple tree varieties in comparison with diploid varieties and tetraploid forms. The total protein amount was 2.2...4.0 times higher in triploid varieties than in diploid ones, and content of sugars were 1.9...2.6 times higher. In tetraploid forms these indicators were 2.0...3.3 and 1.7...1.8 times, respectively, higher than in diploid varieties. The highest free proline content was noted in leaves of tetraploid forms. The superoxide dismutase activity did not depend on the ploidy level. | Цель исследований - изучение особенностей физиолого-биохимических показателей сортов яблони селекции Всероссийского НИИ селекции плодовых культур в зависимости от уровня их плоидности. В группу диплоидных входили образцы, взятые с сортов Кандиль орловский, Строевское, Имрус; в группу триплоидных – Тренер Петров, Патриот, Орловский партизан; группу тетраплоидных составили формы 13-6-106, 25-37-45, 30-47-88. Показано, что с повышением уровня плоидности на фоне увеличения толщины листовой пластинки у сортов Malus domestica L. наблюдается рост содержания зеленого пигмента и свободного пролина, а также отмечается интенсификация фотосинтетической деятельности на уровне световых реакций, т.е. фотохимическая активность (ФХА). Так количество хлорофилла у тетраплоидных форм больше, чем у диплоидных, в среднем на 45,5%, а у триплоидных – на 17,4…23,3%. При этом наибольшая скорость передачи электронов в фотосистемах обнаруживалась в группе триплоидных сортов. У триплоидных сортов яблони ФХА изолированных хлоропластов в 1,7…2,1 раза превосходили диплоидные сорта и в среднем в 1,5 раза тетраплоидные формы. Увеличение плоидности в генотипах способствовало и интенсификации окислительно-восстановительных реакций на примере активности каталазы и липопероксидации мембран. В группе триплоидных сортов яблони отмечено наибольшее содержание в листьях общего белка и суммы сахаров по сравнению с диплоидными сортами и тетраплоидными формами. Количество общего белка у триплоидных сортов было в 2,2…4,0 раза больше, чем у диплоидных сортов, а сахаров в 1,9…2,6 раза, тогда как у тетраплоидных форм показатели были в 2,0…3,3 и 1,7…1,8 раза, соответственно, выше, чем у диплоидов. Наибольшее содержание свободного пролина наблюдали в листьях тетраплоидных форм. Активность супероксиддисмутазы от уровня плоидности не зависела.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Kurina, A.B. | Zheleznova, K.O. | Solov'eva, A.E. | Sinyavina, N.G. | Panova, G.G. | Artem'eva, A.M.

The technology of intensive light culture is actively developing which allows fresh vatable products to be available throughout the year. The search for accessions of various crops that maximize their productive potential under these conditions is of great importance for improving the quality of plant products and breeding work. The work purpose was to study phenological, morphological, biochemical and economic characteristics in 72 accessions of garden cress Lepidium sativum of three varieties, var. latifolium DC., var. sativum Alef. and var. crispum (Medik.) DC. under conditions of intense light culture, and to identify accessions with valuable traits. Morphological description and biochemical analysis were carried out at the stage of technical ripeness. Biochemical analysis included the determination of the content of dry matter, ascorbic acid, anthocyanins, chlorophylls and carotenoids. It was noted that the greatest variability was observed in the average plant weight (Cv = 40.3%), yield (Cv = 38.3%) and anthocyanin content (Cv = 42.5%), other parameters were characterized by a middle degree of variability. Late-ripening accessions are characterized by late or slow bolting, larger plant weight (mean 3.6 g) and high dry matter content (mean 9.0%), while early-ripening forms allow for more vegetations per year and accumulate more ascorbic acid (mean 32.8±5.7 mg/100 g). On average, among the studied accessions, the late-ripening accessions of var. latifolium from Iran (k-91) and Azerbaijan (k-112, k-125, k-131), as well as the accession of var. sativum from Iran (k-92) and the accession of var. crispum from Denmark (k-185), turned out to be productive. Statistically significant differences were found between the accessions and varieties in terms of the content of chlorophylls and carotenoids. The accessions of var. latifolium were generally characterized by a high content of the total chlorophylls, carotenoids, carotenes, and beta-carotene. | Производство свежей овощной продукции высокого качества для населения России остается важной задачей. Получать урожай в течение всего года позволяет технология интенсивной светокультуры (сити-фермы, вертикальные фермы, фабрики растений). Цели работы - фенологическое, морфологическое, биохимическое изучение 72 образцов Lepidium sativum трех разновидностей - кресс-салата цельнолистного (var. latifolium), посевого (var. sativum) и кудрявого (var. crispum) из мировой коллекции ВИР в условиях интенсивной светокультуры и выявление источников ценных признаков. Морфометрическое описание, определение весовых (масса) показателей роста растений, товарной продуктивности, содержания сухого вещества, аскорбиновой кислоты, пигментного комплекса проводили в фазу технической спелости. В изученной выборке наибольшую изменчивость выявили по содержанию антоцианов (Cv = 42,5%), средней массе растения (Cv = 40,3%), урожайности товарной части продукции (Cv = 38,3%). Остальные признаки характеризовались средней степенью изменчивости. Отмечены особенности позднеспелых образцов: позднее стеблевание, бОльшая масса растения (в среднем 3,6 г) и высокое содержание сухого вещества (в среднем 9,0%), тогда как скороспелые и ультраскороспелые формы накапливают большее количество аскорбиновой кислоты (в среднем 32,8±5,7 мг/100 г) и позволяют получать большее число урожаев за год. В среднем наиболее урожайными оказались позднеспелые образцы var. latifolium из Ирана (к-91) и Азербайджана (к-112, к-125, к-131), образец var. sativum из Ирана (к-92) и образец var. crispum из Дании (к-185). Выявлены статистически значимые различия между ботаническими разновидностями по содержанию пигментов. Образцы var. latifolium в целом характеризовались большим содержанием суммы хлорофиллов (124,2±14,0 мг/100 г), каротиноидов (37,3±4,4 мг/100 г), каротинов (6,1±0,6 мг/100 г) и бета-каротина (5,0±0,6 мг/100 г).

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation