Влияние предпосевной обработки биостимулятором БКМ на структурное совершенство клубней картофеля

Обработка предварительно замоченных в воде семян сои ЯЛ'-лучами при t = 70°С позволяет снизить ТИА у сорта Ходсон на одну треть и обеспечить развитие части насекомых до окукливания (вар. 3).

Варка сои в содовом растворе при 100°С позволяет снизить ТИА у сорта Ходсон на 75%, а у сорта Фора полностью избавиться от ингибирующих веществ (вар. 4, 5). Однако процент выживших особей снижается по сравнению с предыдущим вариантом.

При поедании гусеницами семян сои, обработанной при температуре выше 100°С, они не могут пройти полный цикл развития. Чем жестче режим, тем в более раннем возрасте наступает гибель насекомых [вар. 4-9]. При этом сортовые различия сохраняются [вар. 4, 5]. По-видимому, нагревание до 100°С и выше разрушает не только антипита-тельные, но и полезные компоненты семян (в первую очередь серусодержащие аминокислоты), снижая их биологическую ценность.

Суммируя изложенное, считаем, что для повышения биологической ценности соевых продуктов, предпочтение следует отдать созданию сортов сои с генетически обусловленным пониженным уровнем ингибиторов трипсина и разработке приемов, обеспечивающих инактивацию этих веществ без использования высоких температур. Снижение ТИА сои до уровня других бобовых культур — фасоли, гороха, арахиса одновременно позволит получать из нее белковые концентраты, изоляты и

другие продукты при более мягких режимах и при меньших затратах энергии более полно сохранить все полезные компоненты семян.

ЛИТЕРАТУРА

1. Месина М., Месина В., Сетчелл К. Обыкновенная соя и ваше здоровье. — 1994. — 202 с.

2. Государственная Программа России ’’Перспективные процессы в перерабатывающих отраслях АПК”. Растительный белок (руководитель В.Н. Красильников) / Пищевая пром-сть. — 1993. — № 1.

3. Бенкен И.И., Томилина Т.Б. Антипитательные вещества белковой природы в семенах сои / Науч. -техн. бюл. ВИР.

— 1985. — Вып. 149. — С. 3-10.

4. Мосолов В,В. Растительные белки-ингибиторы ферментов / Растительные белки и их биосинтез. — М.: Наука, 1975.

— С. 172-184.

5. Мартынов С.В. Факторы, лимитирующие использование сои в рационах животных, и пути их устранения / / Сельск. хоз-во за рубежом. — 1984. — № 9. — С. 41-45.

6. Сичкарь В.И, Содержание, характеристика и генетические особенности ингибиторов трипсина в зерне сои в связи с селекцией на улучшение питательных качеств / Сб. науч. тр. ’’Протеолитические ферменты и их ингибиторы в семенах зерновых и зернобобовых культур”. — Воронеж, 1982. — С. 55-60.

7. Сержио Монари. Справочник по использованию необезжиренной (полножирной) сои в кормлении животных, птиц и рыб. — 1993. — 44 с.

8. Чайка И.К., Егоров Б.В., Левицкий А.П. Влияние технологических способов обработки па содержание ингибиторов трипсина в семенах сои / Сб. науч. тр. — Воронеж, 1982. — С. 73-76.

10. Губиев Ю.К., Пунков С.II., Еркинбаев Р.К. Термообработка зерна микроволновым полем // Изв. ВУЗов. Пищевая технология. —1995. — № 1-2. — С. 86-90.

Отдел биохимии Отдел семеноводства Лаборатория селекции сои

Поступила 04,09.96

635.21.002.3:664

НА

ВЛИЯНИЕ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ БИОСТИМУЛЯТОРОМ БКМ СТРУКТУРНОЕ СОВЕРШЕНСТВО КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ

В.Е. КУЦАКОВА, С.В. МУРАШЕВ, Т.Е. БУРОВА

Санкт-Петербургская государственная академия холода и пищевых, технологий

Регуляторы роста растений способны влиять на развитие элементов клеточной структуры, обеспечивающих устойчивую аэрацию клеток кислородом [1-3]. В данной статье рассмотрено влияние регулятора роста растений — биостимулятора БКМ — на структурное совершенство клубней картофеля, сформировавшихся под его воздействием, с точки зрения способности аэрации клеток и удаления из них С02.

Поведение клубней картофеля исследовали как в условиях вакуума, так и в газовой среде с повышенным содержанием С02.

Регулятор роста и развития растений БКМ является белковым гидролизатом и представляет собой аминокислотную-пептидную смесь с молекулярной массой 200-1000 Да, получаемую из отходов мясоперерабатывающей промышленности, что в совокупности с гидролитической технологией производства обеспечивает ряд неоспоримых пре-

имуществ данного продукта перед синтетическими представителями этого класса веществ, прежде всего экологическую безопасность и низкую стоимость.

Исследования проводили на картофеле сорта Невский. Предпосевную обработку осуществляли за 5 дней до посадки. Она заключалась в 10-минутном замачивании клубней в растворе белкового гидролизата определенной концентрации. Совершенство системы аэрации клубней картофеля оценивали по количеству С02 в клеточных тканях, который выделяли методом "экстракции в вакууме, а его содержание в герметичном объеме кюветы оценивали методом Я/Г-спектроскопии. С этой целью ткани клубня подвергали вакуумированию в газовой кювете для /Ж-спектроскопии с флюори-товыми окошками и по количеству С02, выделившегося в вакууме, рассчитывали его концентрацию в тканях клубней стимулированного БКМ и контрольного картофеля. Содержание С02 оценивали по самой интенсивной полосе поглощения при 2350 см на спектрофотометре марки Эресоп! М80 (Германия), время интегрирования составляло 5 с.

Кле исслед сили : падеш течем давлен Исс, показа лечебк концеї рольне предпа систем ную Сі и необ фектиі фектш ловии Нам феля., газовы ющие скорое интенс трольн ветах г на 1 і» ния за услови и их м открыт ности 1 плотно НИЮ КС газовоЁ ПОДТВЄ{ концен рее, а с чем у и

Пол) СОВерШ' мирова: лятора аэрацю (1,4 ра:

ИНТЄНС1

Исхо, ренногс карбоав лотно-щ важную занных божден) мую реа

Для) КИ необ: тывая, ч ного с г! концент] анте, мс! развита; дегидраї

! И При ранить

т соя и

ные пробельный іая пром-

іещества Ьл. ВИР.

>рментов ка, 1975.

^зование !ния / / р. 41-45. енетиче-)е сои в ачеств / шгибито-тур”. —

)необез-ивотных,

Влияние ше инги-. тр. —

Гермооб-

ВУЗов.

6-90.

2.3:664

ЛЯ

ескими прежде ую сто-

: сорта :твляли -минут-пкового Соверши оце-тканях, акууме, кюветы С этой ованию шюори-з1делив-трацию и конт-нивали ия при )гс1 М80 ял о 5 с.

Клеточный сок с помощью #/(-спектроскопии исследовали методом МНПВО. Для этого его наносили на оптические элементы из СеЗе с углом падения луча 45° и дегидратировали в вакууме в течение 10 мин при комнатной температуре и давлении остаточных паров 10 “ мм рт. ст.

Исследования по экстракции С02 в вакууме показали, что сразу после уборки и по завершении лечебного периода в обработанном БКМ картофеле концентрация С02 составляла 0,00258, а в контрольном — 0,00368 М, т.е. в 1,4 раза выше. Можно предположить, что в стимулированном картофеле система эвакуации С02, включающая разветвленную систему межклетников, клеточные мембраны и необходимые ферменты, обеспечивает более эффективное движение газопотоков. Однако эта эффективность будет действительной только при условии полноценного, неослабленного дыхания.

Нами исследовано дыхание обоих видов картофеля. Для этого клубни помещали в герметичные газовые кюветы для ¿//Г-спектроскопии, исключающие массообмен с окружающей средой, и по скорости увеличения содержания С02 оценивали интенсивность дыхания стимулированного и контрольного картофеля. Количества кислорода в кюветах при нормальном уровне дыхания хватило бы на 1 мес. Поскольку продолжительность наблюдения за дыханием составляла несколько часов, то условия эксперимента не являются анаэробными и их можно считать соответствующими условиям открытого хранения. Для повышения чувствительности метода исследовали изменение оптической плотности /?235о> прямопропорциональное изменению концентрации С02 в формируемой клубнем газовой среде в герметичных условиях. Результаты подтвердили, что у стимулированного картофеля концентрация С02 в кювете увеличивается быстрее, а следовательно, дыхание у него интенсивнее, чем у контрольного образца.

Полученные данные свидетельствуют о более совершенной структуре клубней картофеля, сформировавшихся под воздействием белкового стимулятора роста, которая обеспечивает эффективную аэрацию клеток, выражающуюся в пониженном (1,4 раза) содержании С02 в клубнях при более интенсивном дыхании.

Исходным звеном в процессе эвакуации растворенного в клеточном соке С02 является фермент карбоангидразы КА [2], который регулирует кислотно-щелочное равновесие в тканях и играет важную роль в физиологических процессах, связанных с необходимостью поглощения или освобождения С02 при дыхании, катализируя обратимую реакцию

со2 + н2о г нсо3~ + н‘ .

Для удаления С02 из внутреннего объема клетки необходимо смещение влево реакции (1). Учитывая, что в клеточном соке картофеля, выращенного с применением белкового гидролизата БКМ, концентрация С02 ниже, чем в контрольном варианте, можно сделать вывод о более интенсивном развитии в опытных образцах КА и эффективной дегидратации С02. С другой стороны, принимая во

внимание обратимость реакции (1), следует предположить в соответствии с принципом Ле-Ша-телье, что при увеличении концентрации С02 будет происходить сдвиг реакции (1) вправо, а это у стимулированного картофеля с более развитой КА должно сопровождаться интенсивным поглощением С02. Для выяснения этого картофель поместили в газовую среду с повышенным содержанием С02 при исходной концентрации 15%. Полученные временные зависимости для й2350 в начальный период герметизации и в последующий приведены соответственно на рис. 1, 2 (/ — контрольный вариант, 2 — стимулированный БКМ).

Рис. 1

Рис. 2

Графики показывают, что контрольный картофель снижает концентрацию С02 в первые 1,5 ч после начала контакта с газовой средой. Далее ситуация стабилизируется, причем в первые часы контакта только в тканях контрольного картофеля

методом экстракции в вакууме установлено увеличение содержания С02. Это свидетельствует, что утилизация С02 происходит только в результате сдвига вправо реакции (1). В опытном варианте в первые несколько часов контакта с газовой средой взаимодействия с С02 не происходит, его концентрация стабильна, что указывает на плотную структуру клеточных мембран с ярко выраженными барьерными свойствами по отношению к С02. В дальнейшем в течение 5~6 сут концентрация С02 постепенно снижается до предельной величины, соответствующей среде при 5-суточном хранении картофеля в герметичных условиях с исходной нормальной атмосферой. Увеличение содержания С02 в клеточных тканях обработанного картофеля происходит только после начала снижения концентрации С02 в газовой фазе. Поскольку последний процесс протекает достаточно активно, это может инициировать деградацию клеточных тканей вследствие увеличения кислотности среды в результате протекания реакции (1) и под влиянием веществ, образующихся при утилизации гидрокар-бонатионов. Их утилизация, вероятно, неизбежна при взаимодействии стимулированного картофеля с газовой средой, содержащей повышенную концентрацию С02, так как иначе невозможно объяснить значительное поглощение последнего только в результате растворения в воде по реакции (1).

Взаимодействие обоих видов картофеля с С02 повышенной концентрации приводит к структурным изменениям в плазмалемме клеток клубней. Известно [4], что проницаемость плазмалеммы клеток зависит от степени ненасыщенности жирных кислот липидной составляющей мембран. Это нашло свое отражение в ИК-спектрах клеточного сока.

Механическое сдавливание вызывает повреждение клеток, при котором фрагменты цитоплазматических мембран попадают в клеточный сок. Его исследование методом МНПЗО показывает ослабление поглощения на частотах 3085 и 3020 см^1. Двойные связи вызывают разрыхление структуры углеводородных радикалов и увеличение прозрачности мембран. Валентные колебания V (С—Н) при двойной связи С—Н на конце углеводородного радикала поглощают ЯА-излучение на частотах 3085 и 3015 см-1, а при двойной связи С—Н внутри углеводородного радикала — на частоте 3020 см ] [5]. Колебания насыщенного углеводородного радикала будут проявляться на разных частотах, но наиболее интенсивные гаС1)м (С—Н) в СН2 при частоте 2925 см-1 [5]. Поэтому если ввести относи-

дородных радикалов в глубине их структуры, а ^2925/ ^3020 — плотность упаковки окончаний углеводородных радикалов. Уменьшение этих критериев будет указывать на разрыхление структуры плазмалеммы, а увеличение — на уменьшение проницаемости мембран. Результаты исследований представлены в таблице.

Таблица

Газовая среда Вид обработки £>2925/А

'3020

^2925 /^3085

Стимулирование БКМ 1,41 1,10

Контроль 1,50 1,17

Стимулирова- 1,60 1,38

ние БКМ

Контроль 1,91 1,21

2925 '

-'3020-

то она

тельную оптическую плотность П. будет характеризовать плотность упаковки углево-

Нормальная

атмосфера

Содержит 15% С02

Полученные данные свидетельствуют, что как у контрольного, так и у стимулированного картофеля после пребывания в течение 5 сут в газовой среде с повышенным содержанием С02 происходит увеличение обоих критериев, следовательно, имеет место структурная перестройка цитоплазматических мембран, заключающаяся в замене ненасыщенных жирных кислот на насыщение, что, в свою очередь, влечет уменьшение прозрачности мембран. Это указывает также на стремление клеток сохранить автономность своего внутреннего пространства от проникновения избыточного С02.

Таким образом, пониженное содержание в клеточном соке С02, как и способность более интенсивно его поглощать, указывают на интенсивное развитие КА в стимулированном картофеле, следовательно, под воздействием белкового гидролизата БКМ в клубнях формируется более развитая система аэрации клеток и эвакуации С02.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бертон У.Г. Физиология созревания и хранения продовольственных культур. — М.: Агропромиздат, 1985. — 360 с.

2. Мембраносвязанная карбоангидраза тилакоидов гороха / Москвин О.В., Игнатова Л.К., Овчинникова В.И. и др. // Биохимия. — 1995. — 60. — Вып. 7. — С. 1130~1137.

3. Филиппович Ю.В. Основы биохимии. — М.: Высшая школа, 1993.

4. Любимова Н.В., Щербухин В.Д. Процессы межклеточного узнавания и индуцирования устойчивости клубней картофеля к болезням / / Прикл. биохимия и микробиология, — 1991. — 27. — Вып. 1. — С. 3-16.

5. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. — М.: Мир, 1976. — 541 с.

Кафедра общей и холодильной технологии

Поступила 22.10.96