Биохимические свойства семян сортового и гибридного подсолнечника при различных условиях хранения

ными аминокислотами, составляющими до 52% аминокислотного состава, и «заряженными» аминокислотами - аргинином, лизином, гистидином, аспарагиновой и глутаминовой кислотами, доля которых равна 30%. В липопротеинах пшеницы отсутствуют такие аминокислоты, как триптофан и глютамин, тогда как в липопротеинах подсолнечника отсутствует изолейцин Содержание аспарагиновой кислоты в липопротеинах пшеницы практически в 5 раз больше, а аргинина почти в 6 раз меньше, чем в подсолнечнике. Содержание тирозина в алейроновых зернах семян подсолнечника колеблется от 1,55 до 3,18%) [2], что совпадает с его содержанием в липид-белковом комплексе пшеницы - 1,52-2,86%) [10]. В липопротеинах подсолнечника доля тирозина составляет 6,26%о, но только у сорта Флагман, у других сортов он не обнаруживается. Среди незаменимых аминокислот липопротеинов подсолнечника в наибольшем количестве присутствует треонин - 15,62%) (сорт Фаворит), а в наименьшем -лизин -0,08%о (гибрид Юпитер). Сравнение аминокислотного состава белковых компонентов семян сортов Первенец и Лакомка [2] с аминокислотным составом липопротеинов пшеницы [10] и исследованных нами липопротеинов подсолнечника показывает, что в первом случае триптофан не встречается, зато глютаминовая кислота присутствует в наибольшем количестве в липопротеинах пшеницы - 17,29-22,99%) и у подсолнечника сорта Первенец - 21,42%о.

Сравнение аминокислотного состава белков старых и новых сортов подсолнечника свидетельствует, что в процессе селекции он заметно изменился. Хотя содержание полярных аминокислот осталось приблизительно на одном уроше, содержание гидрофобных увеличилось на 10%о за счет уменьшения доли «заряженных» аминокислот: количество лизина снизилось

почти на 25%, а содержание метионина и аланина увеличилось в 3 раза.

Анализ аминокислотного состава липопротеинов подсолнечника и пшеницы свидетельствует о достаточной близости их каталитических белков, несмотря на принадлежность растений к разным генотипам.

ЛИТЕРАТУРА

1. Попов ПС., Осик Н.С. Соединения, сопутствующие жиру и белку в семенах подсолнечника и других масличных культур // Вопросы биохимии масличных культур в связи с задачами селекции. - Краснодар: ВНИИМК, 1981. - С. 43-59.

2. Степуро М.В. Влияние структурной модификации белков подсолнечника на биологическую ценность и функциональные свойства получаемых на их основе высокобелковых пищевых продуктов: Дис. ... канд. техн. наук. - Краснодар, 2006. - 140 с.

3. Вознесенский КА. Статистические решения в технологических задачах. - Кишинев: Картя Молдовеняскэ, 1968. - 196 с.

4. Ильяшенко Т.Н. Биохимическая характеристика липопротеинов подсолнечника и их изменения при технологической переработке семян: Дис. ... канд. техн. наук. -Краснодар, 1990.

5. Лобанов В.Г., Шаззо А.Ю., Щербаков В.Г. Теоретические основы хранения и переработки семян подсолнечника. - М.: Колос, 2002. - 592 с.

6. Стародубцева А.И. Биохимические основы хранения масличных семян: Автореф. дис. ... канд. техн наук - М., 1953. -22 с.

7. Беккерель П. Скрытая жизнь, ее природа и отношение к некоторым теориям современной биологии. -М.: Вестник знания, 1917.-249 с.

8. Кретович В.Л. Техническая биохимия. - М.: Высш. шк., 1973. -548 с.

9. Ленинджер А Основы биохимии: В 3 т. Т. 1. Пер. с англ. - М.: Мир, 1985. - 367 с.

10. Дубцова Г.Н. Липид-белковые комплексы пшеницы, их формирование и роль в технологических процессах: Дис. ... д-ра техн наук. - М., 1999. -430 с.

Кафедра биохимии и технической микробиологии

Поступила 14.02.08 г.

633.854.78.002.3

БИОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕМЯН СОРТОВОГО И ГИБРИДНОГО ПОДСОЛНЕЧНИКА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ХРАНЕНИЯ

В.Г. ЛОБАНОВ, Т.П. ФРАНЦЕВА, Н.В. ИЛЬЧИШИНА,

А.И. ГАМАНЧЕНКО

Кубанский государственный технологический университет

Для сохранения семенной массы подсолнечника в жизнеспособном состоянии необходимо предотвратить или свести к минимуму активность ферментов в этой сложной биологической среде, чтобы исключить преждевременную гибель семян.

В связи с этим исследование биохимических процессов, протекающих в семенах сортового и гибридного подсолнечника в послеуборочный период, установление причин их возможных отклонений, приводящих к развитию физиолого-биохимических нарушений в семенах, актуально и позволит усовершенствовать режимы хранения и избежать потерь семенной массы.

Изучению дыхательного газообмена семенной массы посвящено большое число работ [1,2]. С течением времени менялось представление о самом содержании процесса дыхания, о его границах и взаимоотношениях с общим обменом веществ, о связи его с основными биохимическими и физиологическими процессами и состояниями организмов. Согласно работам ВНИИЖ [3], интенсификацию дыхания семян подсолнечника при хранении принято увязывать с нарушением структурной целостности клеток. Следовательно, изучение изменений интенсивности дыхания и установление корреляции этих изменений с состоянием ферментных систем, участвующих в процессе дыхания, при оптимальных и экстремальных условиях хранения семенной массы современных сортов и гибридов подсолнечника позволит расширить существую-

щие представления о механизмах старения семян и потери ими жизнеспособности при хранении в послеу бо-рочный период.

Исследование проводили на семенах подсолнечника высокоолеинового сорта Круиз и высоколинолевого сорта Флагман, а также семенах гибридов Кубанский 930 и Юпитер, выращенных в 2005-2006 гг. на опытных полях ВНИИМК и убранных ручным способом при влажности ниже критической.

В качестве опытных условий хранения были приняты: хранение сухих семян (влажность ниже критической) при температурах окружающего воздуха в условиях склада - естественное хранение; хранение сухих семян при повышенной температуре 37°С - ускоренное старение; хранение влажных семян в условиях, моделирующих начальные стадии процесса самосогревания, - влажность более 20%, температура хранения выше 37°С.

Периодичность отбора проб семян при естественном хранении- 1 раз в полгода, при ускоренном старении- 1 раз в месяц, при самосогревании - 1 раз в неделю.

В ходе исследования оценивали энергию прорастания и всхожесть [4], интенсивность дыхания [5, 6], активность ферментных систем, участвующих в процессе дыхания: дегидрогеназ [5] и пероксидазы [6]. Активность дегидрогеназ определяли методом вакуум-инфильтрации по Пыльневу [5]. В основу метода положена способность дегидрогеназ восстанавливать бесцветные соли тетразолия с образованием окрашенного формазана. Бесцветный 2-, 3-, 5-трифенилтетра-золий, присоединяя водород, восстанавливается до формазана красного цвета. Формазан нерастворим в воде, но хорошо растворяется в ацетоне или изопропиловом спирте. Активность дегидрогеназ выражали в единицах оптической плотности Активность пероксидазы определяли методом основанным на окислении пирогаллола в присутствии перекиси водорода до пур-пурогаллина [6], выражали в единицах оптической плотности. Повторность определений-4-кратная. Результаты анализов обрабатывали методами математической статистики.

Согласно исследованиям [7-9], способность семян к прорастанию коррелирует с активностью их дегидро-геназных систем, осуществляющих анаэробную диссимиляцию дыхательных субгтратов. В противоположность этим, другие работы [10] указывают на прямую зависимость только между жизнеспособностью семян и активностью некоторых оксидаз, в частности пероксидазы.

Активность этих окислительно-восстановительных ферментов определяли во всех вариантах хранения и изучали корреляцию этой активности с всхожестью семян подсолнечника в процессе хранения. Процессы окисления в дыхательных цепях семян начинаются под действием дегидрогеназ. Результаты исследований суммарной активности дегидрогеназ и пероксидазы при хранении семян в естественных условиях представлены в табл. 1.

Таблица 1

Срок хранения семян

Всхожесть,

%

Активность, ед. опт. пл.

де гидр ог еназ п ер о кси дазы

Круиз

Исходные (контроль) 100 0,030 0,390

0,5 года 94 0,026 0,342

1 год 86 0,021 0,285

1,5 года 80 0,013 0,232

Флагман

Исходные (контроль) 0 о 0,037 0,395

0,5 года 96 0,026 0,373

1 год 92 0,023 0,341

1,5 года 76 0,016 0,327

Кубанский 930

Исходные (контроль) 0 о 0,046 0,471

0,5 года 98 0,039 0,465

1 год 90 0,030 0,440

1,5 года 72 0,022 0,425

Согласно полученным данным, при естественном хранении наблюдается снижение активности дегидрогеназ и пероксидазы семян коррелирующее со снижением всхожести. Наибольшая активность этих ферментов у семян гибридного подсолнечника Кубанский 930, наименьшая - у семян высокоолеинового сорта Круиз.

У сортов Круиз и Флагман дегидрогеназная активность снизилась в 2,3 раза при потере всхожести на 20 и 24% соответственно. Наименьшее снижение активности дегидрогеназ в 2,1 раза у становлено у гибридного подсолнечника Кубанский 930 при максимальной потере всхожести на 28%.

В результате естественного хранения в течение 1,5 лет активность пероксидаз снизилась у семян сорта Круиз в 1,7 раза, сорта Флагман - в 1,2 раза, гибридного подсолнечника - в 1,1 раза, по сравнению с исходными семенами, при потере всхожести указанной выше.

Изменение активности исследуемых ферментов семян подсолнечника, хранившихся в условиях ускоренного старения, представлено в табл. 2.

Таблица 2

Сорт/гибрид

Активность, ед. опт. пл. *

дегидрогеназ

пероксидазы

Круиз

Флагман

Юпитер

0,031/0,009

0,035/0,011

0,044/0,019

0,391/0,385

0,474/0,438

0,356/0,307

* Числитель-жизнеспособные семена, исходные (контроль), знаменатель -мертвые семена (всхожесть 0%).

Полученные результаты свидетельствуют о присутствии активных дегидрогеназ во всех исследуемых семенах, хотя полная потеря всхожести семенами сортового и гибридного подсолнечника современной селекции в результате ускоренного старения сопровождается значительным снижением активности дегидрогеназ. Так, у семян сорта Круиз активность снизилась в 3,4 раза, сорта Флагман - в 3,2 раза, гибрида Юпитер -в 2,3 раза.

Как видно из данных табл. 2, наибольшей активностью пероксидазы обладают семена высоколинолево-го сорта Флагман, наименьшей - гибрида Юпитер.

При потере всхожести в процессе ускоренного старения активность пероксидазы в семенах высокоолеинового сорта Круиз снизилась всего на 1,5%, тогда как у семян сорта Флагман и гибрида Юпитер - на 7,6 и 13,8%о соответственно. Эти результаты подтверждают данные, полученные ранее на семенах риса, что в мертвых семенах риса обнаружена достаточно активная перо ксидаза [11].

В период хранения в условиях ускоренного старения динамика изменения активности пероксидазы в семенах подсолнечника была аналогична установленной ранее закономерности: медленное ослабление в первой половине периода хранения и более резкий спад к концу хранения. Различия ферментативной активности пероксидазы сортового и гибридного подсолнечника современной селекции были относительно небольшими до хранения семян. Такими же, но сниженными, они остались у семян с нулевой всхожестью (табл. 2).

Дегидрогеназная и пероксидазная активность в хранящихся семенах соргового и гибридного подсолнечника современной селекции в условиях самосогревания представлена в табл. 3. Как следует из полученных данных, в семенах, потерявших всхожесть, продолжаются метаболические процессы.

При полной потере всхожести пероксвдаза проявляла достаточно высокую активность Дегидрогеназная активность значительно снижалась по мере снижения всхожести: у семян сорта Круиз - почти в 3 раза, сорта Флагман - почти вдвое, гибрида Юпитер - в 1,5 раза. Следовательно, активность дегидрогеназных систем гибридного подсолнечника в результате направленной селекции при их создании более устойчива к неблагоприятным условиям хранения семян.

Взаимосвязь между способностью семян к прорастанию и активностью их дегидрогеназных систем впервые представлена в работе [12], а затем подтверждена рядом других работ [7,11,13]. В настоящее время не вызывает сомнений положение о том, что дегидрогеназы принимают непосредственное участие в метаболизме прорастающих семян и их активность тесно коррелирует со степенью жизнеспособности. Так, в работе [14] была отмечена нулевая всхожесть исследуемых семян подсолнечника при нулевой активности дегидрогеназ. В тоже время полученные нами результаты не подтверждают этого.

Таблица 3

Срок хранения семян

Всхожесть,

%

Активность, ед. опт. пл.

де гидр ог еназ п ер о кси дазы

Круиз

Исходные (контроль) 98 0,031 0,391

1 неделя 90 0,025 0,394

2 недели 22 0,017 0,386

3 недели 2 0,011 0,369

Флагман

Исходные (контроль) 100 0,035 0,474

1 неделя 93 0,046 0,488

2 недели 50 0,027 0,398

3 недели 0 0,020 0,372

Юпитер

Исходные (контроль) 98 0,044 0,356

1 неделя 91 0,080 0,403

2 недели 46 0,045 0,380

3 недели 0 0,029 0,368

Экспериментальные данные об изменении интенсивности дыхания (ИД) семян при различных условиях хранения (табл. 4) свидетельствуют, что семенная масса, потерявшая жизнеспособность все же обладает достаточно высокой интенсивностью дыхания.

В результате хранения семенной массы подсолнечника в естественных условиях, наблюдалось незначительное снижение интенсивности дыхания сухой семенной массы: у семян сортового подсолнечника Круиз и Флагман снижение составило соответственно 11 и 6%о, а у гибридного подсолнечника - 12%о.

Семенная масса сортового и гибридного подсолнечника современной селекции, потерявшая жизнеспособность при хранении в условиях ускоренного старения, снизила интенсивность дыхания в среднем в 3 раза за счет создания специфических условий хранения семян при недостатке кислорода. Интенсивность дыхания семян при хранении в условиях, моделирующих начальные стадии самосогревания, возрастает по сравнению с интенсивностью дыхания семенной массы до хранения: у сорта Круиз - на 32%о, у сорта Флагман - на 36%о, у гибридного подсолнечника - на 33%о. Для исключения глубокого повреждения семян хранение их было прекращено.

Полученные данные являются следствием сохранения семенами высокой активности ферментов оксидо-редукгаз при всех исследованных условиях хранения.

Таблица 4

Сорт/гибрид

Интенсивность дыхания семян при различных условиях хранения, мг СО2/ЮО г семян за 1 ч

До хранения

Условия хранения

Естественное Ускоренное Самосогревание

Всхожесть, % ид Изменение, % Всхожесть, % ид Изменение, % Всхожесть, % ид Изменение, %

80 0,25 -11 0 0,09 -68 0 0,37 +32

76 0,34 -6 0 0,11 -69 0 0,49 +36

72 0,21 -12 0 0,08 -67 0 0,32 +33

Круиз Флагман Г ибриды: Кубанский 930 Юпитер

0,28

0,36

0,24

ВЫВОДЫ

1. Старение семян сортового и гибридного подсолнечника в послеуборочный период подчиняется общим биохимическим закономерностям, существенно изменяющимся по интенсивности и глубине в зависимости от условий и продолжительности хранения.

2. Потеря жизнеспособности идет наиболее интенсивно в семенах гибридов, продолжаясь даже при благоприятных условиях хранения.

3. Семена, потерявшие жизнеспособность, в исследуемых условиях хранения имеют высокую активность ферментов дегидрогеназ и пероксидазы и высокую интенсивность дыхания семенной массы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Джеймс В. Дыхание растений / Под ред. проф. А.А. Ни-чипоровича. -М.: Изд-во иностр. лит., 1956. - 440 с.

2. Якушева АА. Жизнеспособность и технологическое качество семян подсолнечника при хранении в низкокислородной газовой среде: Дис. ... канд. техн. наук. - Краснодар, 1992. - 136 с.

3. Романова Л.В., Сазыкина НА. Сравнительное изучение семян подсолнечника высокомасличных сортов в связи с вопросами их хранения // Тр. ВНИИЖ. - 1969. - Вып. 19. - С. 5-17.

4. ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести // Семена сельскохозяйственных культур. Методы анализа. - М., 2004.

5. Практикум по физиологии растений / Под. ред. проф. Н.Н. Третьякова. -3-є изд. -М.: Агропромиздат, 1990. - С. 122-124.

6. Методы биохимического исследования растений /

А.И. Ермаков, В.В. Арасимович, Н.П. Ярош и др.; Под ред. А.И. Ер-

макова. - 3-є изд., перераб. и доп. - JL: Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. -430 с.

7. Красноок Н.П., Моргунова Е.А., Вишнякова И.А., Поварова Р.И. Активность дегидрогеназ и оксидаз семян риса различной жизнестойкости // Физиология растений. - 1976. - 23. -Вып. 1.-С. 156-161.

8. Щербаков В.Г., Гаманченко А.И., Лобанов В.Г. Изменение активности окислительно-восстановительных ферментов семян сортового и гибридного подсолнечника при различных условиях старения // Изв. вузов. Пищевая технология. - 1994. - № 3-4. -С. 11-12.

9. Гаманченко А.И., Щербаков В.Г. Биохимические изменения в семенах подсолнечника различных типов при потере жизнеспособности //Изв. вузов. Пищевая технология. - 1994. - № 1-2 -

С. 21-22.

10. Бухтоярова З.Т. Исследование некоторых физиоло-го-биохимическихособенностейстарения семянриса: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Ленинград, 1979.-22 с.

11. Шутова Е.А., Бухтоярова З.Т., Апрод А.И., Кретович

В.Л. Изменение изоферментов пероксидазы при потере всхожести семян риса // Прикладная биохимия и микробиология. - 1973. - 9. -Вып. 2,- С. 269-272.

12. Takayanogi K., Murakami K. New method of seed viability test with exudates from seed. - Proc. International seed test. Assosiation, 1969. -P. 243-252.

13. Жизнеспособность семян: Пер. с англ. - М.: Колос, 1978.-415 с.

14. Гаманченко АИ. Физиолого-биохимические изменения в семенах подсолнечника при старении: Дис. ... канд. техн. наук -Краснодар, 1995. - 130 с.

Кафедра биохимии и технической микробиологии

Поступила 07.02.08 г.

ПАТЕНТЫ

Патент № 2309608. Пищевой наполнитель /

Т.В. Бархатова, М.А. Кожухова, А.А. Кожухова, О.А. Ярогцук. Заявка № 2005138430 от 09.12.05; Опубл 10.11.2007.

Изобретение относится к консервной промышленности и может бьпь использовано в производстве же-лированных продуктов из растительного сырья. Пищевой наполнитель включает пищевую основу, сахар-песок, кислоту, альгинат натрия, кальцийсодержащее вещество, воду. В качестве кальцийсодержащего вещества используется творожная сыворотка, предварительно смешанная при температуре 40°С с 4%-м водным раствором альгината натрия в пропорции 1,2 : 1 соответственно, а в качестве кислоты - лимонная кислота. Пищевая основа представляет собой предварительно измельченное растительное сырье следующего состава, %: растительное сырье 30-34, сахар-песок 36^13, лимонная кислота 0,3-0,5, смесь водного раствора альгината натрия и сыворотки 25-32. Эго позволяет повысить пищевую и биологическую ценность продукта, придать ему функциональные свойства,

а также формировать консистенцию продукта с использованием натуральных компонентов.

Патент№ 2309595. Способ приготовления хлебобулочного изделия / А.А. Петрик, В.И. Мартовщук, Е.В. Мартовщук и др. Заявка № 20061000839 от 10.01.06; Опубл 10.11.2007.

Изобретение относится к производству хлебобулочных изделий, предназначенных для профилактического питания. Способ включает приготовление теста с введением в него порошка из семян арбуза. Порошок получают путем измельчения семян арбуза в тонкой, вращающейся по спирали пленке толщиной0,2-0,5 мм при давлении 20—40 МПа в течение 3-5 с. Количество порошка из семян арбуза составляет 0,5-1,0% к массе муки. Приготовленное тесто подвергают брожению, разделывают его и проводят расстойку и выпечку тестовых заготовок. В результате до 48 ч увеличиваются сроки сохранения свежести изделия, повышаются его качественные показатели, биологическая и пищевая ценность.