Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

КОМПАРТМЕНТАЛИЗАЦИЯ А- И У-ЛИНОЛЕНОВЫХ КИСЛОТ В РАСТЕНИЯХ СМОРОДИНЫ, ОСОБЕННОСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "КОМПАРТМЕНТАЛИЗАЦИЯ А- И У-ЛИНОЛЕНОВЫХ КИСЛОТ В РАСТЕНИЯХ СМОРОДИНЫ, ОСОБЕННОСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ"

Л-дЗЗЗО

На правах рукописи

ДОЛИНИНА Елена Евгеньевна

КОМПАРТМЕНТАЛИЗАЦИЯ а- И у-ЛИНОЛЕНОВЫХ КИСЛОТ В РАСТЕНИЯХ СМОРОДИНЫ, ОСОБЕННОСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Специальность 03,00.12 — Физиология и биохимия растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2004

Работа выполнена в лабоартории физиологии и биохимии растений Всероссийского селекционно-техночогического института садоводства и пи-томниководства

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор Дечснко В.И.

Официальные оппоненты

доктор биологических наук, профессор Шаин С.С.

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Степанова И.В.

Ведущее учреждение — Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесушильной промышленности - ^ -

Зашита состоится " " "С?,??. 2004 г. в час. на заседа-

нии диссертационного совета Д 220 043 08 при Московской сельскохозяйственной академии имени К А.Тимирязева

Адрес 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул , 49 Ученый совет МСХА

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ МСХА

Автореферат разослан " - 2004 г

Ученый секретарь _____/

диссертационного сове-я /'--Н П Карсункина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Разработка технологий, позволяющих выделять биологически активные вещества из растительного сырья, изучение их состава и роли в растительном и животном организмах, является одной из актуальных задач на сегодняшний день. Известно, что в различных органах растений присутствуют незаменимые для человека полиненасыщенные жирные кислоты. Кроме того, в ряде культур в значительной концентрации содержатся специфические жирные кислоты, играющие принципиальную роль в обеспечении функционирования систем в организме человека. Например, липидный комплекс семян смородины в высоких концентрациях содержит у- и а-линоленовые кислоты (ГЛК и АЛК), которые в организме являются структурными компонентами мембран клеток, а также предшественниками синтеза эйкозаноидов (гтростаглавдинов), регулирующих воспалительные процессы, кровяное давление, способствующих сокращению образования тромбов [Скурихин И.М., 1991; Kulow R., 1997].

В животном организме линолевая кислота и АЛК не синтезируются. Активность фермента дельта-6-десатуразы, необходимого для преобразования линолевой кислоты в ГЛК, зависит от содержания ионов цинка и магния, ингибируется процессами старения, диабетом, этиловым спиртом и т. д. Это превращение практически отсутствует у младенцев. Поэтому ГЛК в достаточной концентрации присутствует в женском молоке [Cuthberston W.F., 1963; Frankel T.L., 1981; Trailer Н, 1986; Das U.N., 1988; Horrobm D.F., 1990].

Для регулирования содержания ГЛК в организме, её вводят извне путем использования растительных масел из смородины, примулы, бурачника. По сравнению с - двумя последними, масло из семян смородины обладает рядом преимуществ. Во-первых, в нём содержатся высокие концентрации и ГЛК, и АЛК. Во-вторых, в григлицеридах масла смородины ГЛК занимает то же положение, что и в триглицеридах плазмы человека - это способствует более активному ее включению в метаболизм. В-третьих, сырьём для получения продукта могут служить отходы от перерабатывающих плоды производств [Uzzan А., 1980; Gawrilow 1,1989; Деменко В.И., 1997].

эта, АЛК и ГЛК оне температур,

В растительном регулируют текучесп

оргшпга^линолевая кист

.....

обеспеченности водой и других условиях, влияя на устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды В некоторых стрессовых условиях (низкие температуры, заморозки, засоление почв, засуха) отношение ненасыщенных кислот к насыщенным в органах растений значительно выше [Уайт А , 198] ]

Сопасно ттературным данным, в России не занимались исследованиями в области получения и использования АЛ К и ГЛК, не выясняли их компартментализацию в растениях смородины различных сортов, не выявляли зависимость между содержанием жирных кислот в органах растений и устойчивостью их к неблагоприятным условиям Вместе с тем, площади, занимаемые плантациями черной и красной смородины, составляют около 60000 га со средним урожаем 40 ц/га, а семена -источник АЛК и ГЛК отбрасываются Если семена и попадают в продукты переработки, то ГЛК и АЛК не извлекаются при пищеварении вследствие плотной семенной оболочки

Дель и задачи исследований.

Целью настоящей работы являлось исследование липидного комплекса, экстрагированного из органов смородины черной и красной

Задачами исследований были

1. Определение содержания и состава липидного комплекса в различных органах растений смородины черной в течение вегетационного периода,

2. Установление связи между содержанием липидов и жирных кислот в различных органах растений смородины черной и красной и другими признаками,

3. Определение окислительной стабильности липидного комплекса из жома плодов смородины черной,

4 Разработка показателей качества и их норм для липидного комплекса жома плодов смородины черной и красной

УТаучная новизна исследований.

Впервые дана оценка 33 сортов смородины черной и красной различного происхождения на содержание в жоме их плодов липидного комплекса, как источника АЛК и ГЛК, выявлена корреляция между концентрацией липвдов и жирных кислот и происхождением смородины черной Наиболее высокое содержание липидного комплекса, АЛК и ГЛК имеет жом плодов сортов смородины черной сибирского подвида, а также сортов, в происхождении которых имеются подвиды дикуши и сибирские В

сортах смородины черной сложного происхождения определен процент названных подвидов, который коррелирует с высокой концентрацией АЛК и ГЛК в жоме плодов. В течение вегетационного периода проведено изучение компартментализации липидов и отдельных жирных кислот в органах двух сортов смородины черной с различной устойчивостью к весенним заморозкам.

Определена стабильность к окислению липидного комплекса из жома смородины черной. Выявленная кривая окисления липидного комплекса из жома смородины черной необходима для правильного подбора и установления норм антиоксидантов,ингибирующих окисление в начальный период хранения до этапа стабилизации, и для определения сроков хранения пищевых добавок. • ,

Практическая значимость работы.

Предложенные характеристики подлинности и показатели качества липидного комплекса из жома плодов смородины включены в разработанный лабораторный технологический регламент его производства для использования в пищевых добавках при уровне рентабельности 260 %.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы были доложены на заседаниях лаборатории физиологии и биохимии растений, секции ягодных культур и Учёного Совета ВСТИСП.

... Публикации, v -> .

Материалы , исследований были использованы при подготовке четырёх опубликованных печатных работ.

Объем и структура диссертации.

Диссертационная работа изложена на 143 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций производству и приложений. ' Содержит в основном тексте 24 таблицы, 41 рисунок. В приложении помещены 10 таблиц. Список использованной литературы состоит из 150 наименований, в том числе -109 иностранных. •

Материал и методика исследований.

Исследования проводились в лаборатории физиологии и биохимии растений ВСТИСП в 1999-2002 гг. Растительный материал для исследований брали на лабораторном участке отдела селекции и на участке ОПХ ВСТИСП.

Объектами исследований были 22 сорта смородины черной и 11 красной различного происхождения В основу их отбора для исследований положено различие в происхождении, степени устойчивости к весенним заморозкам, болезням, вредителям.

Исследование липнцного комплекса в органах и тканях в динамике, а также при искусственном моделировании заморозков проводилось у сортов смородины черной Оджебин и Вологда Выбор этих сортов обусловлен тем, что они имеют одинаковые сроки цветения и созревания плодов и различаются по происхождению и устойчивости к весенним заморозкам Сорт Вологда характеризуется низкой устойчивостью к весенним заморозкам, а сорт Оджебин - высокой, что достоверно доказано экспериментами, проведенными в контролируемых и естественных условиях

Для исследования липидного комплекса в различных органах растений смородины черной, пробы побегов сортов Оджебин и Вологда брали с конца апреля по октябрь с интервалом 1 неделя После сбора плодов (с середины июля), когда скорость ростовых процессов в растениях снижается, интервал отбора проб составлял 2 недели Срезку побегов проводили утром В вегетативных (многолетний стебель, листья, корни) и генеративных органах (бутоны, цветки, завязи, ягоды) определяли концентрацию липидного комплекса, жирнокислотный состав и содержание отдельных жирных кислот Указанные показатели определяли у жома спетых ягод 22 сортов смородины черной и 11 красной Стабильность к окислению определяли у липидного комплекса, экстрагированного из жома плодов смородины черной смеси сортов

Содержание липидного комплекса определяли по методу Сокслета Идентификацию жирных кислот и определение их содержания проводили с помощью метода газовой хроматографии (ГХ) Количественное определение состава анализируемых образцов проводили методом нормализации по площадям пиков Абсолютное содержание в липидном комплексе жирных кислот (мг/100 мг) определяли по методике с использованием внутреннего стандарта В качестве внутреннего стандарта брали перегнанный дибутилфталат, который дозировали с точностью до ± 0,0002 г к готовым метиловым эфирам жирных кислот

Окислительную стабильность определяли по измерению перекисного числа липицов в условиях, провоцирующих окисление

Использовали окисление липвдного комплекса жома плодов смородины черной, полученного экстракцией на ротационном' испарителе, по сравнению с окислением масел - подсолнечного рафинированного, подсолнечного нерафинированного, оливкового -и топленого свиного жира высшего качества.

Моделирование действия весенних заморозков проводили при температуре -4°С. Продолжительность выдерживания побегов при такой температуре — 4 часа. После. выключения камеры происходило оттаивание растительного материала при повышении температуры со скоростью 3-4° С/час. Доводили температуру до +5-6 С, затем фиксировали органы и ткани. Контрольные варианты (непромороженные побеги этих сортов, срезанные в одинаковое время) фиксировали для анализов непосредственно после срезки. ,

Статистический анализ проводился на компьютере с помощью программы STAT (Польский институт садоводства). Использовали метод дисперсионного анализа, применяя в качестве критериев существенности множественные критерии Дункана. Повторносгь всех опытов трёхкратная, смешанная.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 1. Изучение лнпидного комплекса органов растений смородины черной в течение вегетационного периода.

1.1. Изучение содержания липвдного комплекса в органах растений смородины черной в течение вегетационного периода.

Во время первого весеннего заморозка, в • первой половине мая, когда температура резко опустилась до -1,6°С, а исследуемые растения проходили начальную стадию цветения (генеративные органы находились в фазе появления венчиков), содержание липидного комплекса во всех органах сорта Вологда существенно - снизилось по сравнению с таковым в фазу бутонизации: в 1,3-2,5 раза в вегетативных и в 2,5 раза - в генеративных органах. В. листьях и ксилеме сорта Оджебин не было снижения концентрации липидного комплекса. В течение следующей, после. заморозка, недели - произошло резкое увеличение содержания липидного комплекса в вегетативных и генеративных органах обоих сортов. Очередной, практически одинаковый заморозок (температура -1,5°С), был через две недели после . первого и соответствовал фазе опадания лепестков у растений смородины. В течение недели ему предшествовали заморозки с температурой от 0 до —1°С. В генеративных органах

растений после повторного заморозка не произошло существенных изменений содержания липидного комплекса В вегетативных органах у обоих сортов произошло меньшее снижение концентрации липидного комплекса, чем после первого заморозка Вероятно, это объяснимо постепенным снижением температуры и предшествующими более слабыми заморозками, позволившими растениям адаптироваться (рис 1,2)

Пери 1;

ро

сени

5КОВ

ВЛ

\ 1ериод Н1

I 1ЖНОСТИ ВС

и с гыпания -5;

/

,;ой ,__

НСР„,

»язей

взаимодействия^ 1,35

э н

Я £ з* й

Е гГ Й « 1Д С

1111 |в

£ I с а 3 2 2 1 5 3 I а Зб =5 3

-

ЦЩЩЦш

— Г\» ^ С С -х. С ^ гчЛ сл

5 2 = §

но и ч ™

Р. 5 ? С.о

-Листья

- Флоэма -Сердцевина

- Семена

-Кора -Ксилема -Бутоны цветки завязи — ГТерикарпий и мезокарпий

С"р1й

Фаза развития растений

Рис. 1. Динамика содержания липидного комплекса органов смородины чернон сорта Оджебнн в вегетационный период 2000 г.

. Снижение концентрации- липидного -комплекса наблюдалось в 'первую фазу; роста плодов, которая сопровождалась. низкими . положительными • температурами,' минимальной за вегетацию влажностью воздуха и сильным осыпанием генеративных органов (рис. 1,2).

Вторая и третья фазы роста плодов характеризовались высокой концентрацией липидного комплекса в вегетативных и генеративных органах смородины черной обоих сортов.

После сбора плодов, с середины июля и до конца вегетации, когда растения смородины черной входят в состояние ' покоя, значение содержания липидного комплекса существенно снижалось по сравнению с периодом третьей фазы роста плодов с 7% до 4,5% - в коре, с 9% до 7% - во флоэме и сердцевине у сортов Оджебин и Вологда; в ксилеме с 6% до 4% и до 2,3% - у сортов Оджебин и Вологда, соответственно, в листьях с 12% до 6,5% у сорта Оджебин и с 14% до 4,5% у сорта Вологда (рис. 1,2). '

Таким образом, после первого весеннего заморозка в ксилеме и листьях устойчивого к этому фактору сорта Оджебин не произошло снижения содержания липидного комплекса, и в этих же органах в конце вегетации между сортами Оджебин и Вологда проявились существенные различия по концентрации липидного комплекса, причем таковая у сорта Оджебин была существенно выше, чем у сорта Вологда. Проведенный в естественных условиях эксперимент показывает, что в период стрессов (низкотемпературного и водного) в органах растений смородины происходит снижение концентрации липидов.

1.2. Идентификация жирных кислот и исследование их концентрации в липидном комплексе органов смородины черной в течение периода вегетации.

Во всех органах смородины черной были идентифицированы кислоты: насыщенные - пальмитиновая (С16:п0) и стеариновая (С18:п0), мононенасыщенная олеиновая (С18:п1) (исключение - листья, в которых - мононенасыщенная пальмитоолеиновая (С)6:п1) кислота) и полиненасыщенные -линолевая (С18:п2), АЛК (С^пЗюЗ) и . ГЛК (С18:пЗш6). Преобладающими полиненасыщенными жирными кислотами в коре, флоэме, ксилеме и сердцевине смородины черной является линолевая кислота, в листьях - АЛК. Из насыщенных кислот превалирующее положение во всех органах и тканях занимает пальмитиновая кислота.

В течение всего периода вегетации смородины черной максимальную относительную концентрацию АЛК имени фотосинтезирующие органы — листья (в среднем 50%) и цветы (в среднем 22%) Высокое относительное содержание АЛК (до 27%) в начале вегетации было характерно д ш коры и флоэмы, в которых в это время также достаточно активно происходит фотосинтез, но эти органы име ш минимальное содержание ГЛК (в среднем 1,5-3%) Ксилема, сердцевина и корни содержат низкие относительные концентрации и АЛК, и ГЛК (в среднем 45%) В цветах и в листьях ГЛК практически отсутствовала

Жом Кора Флоэма Ксилема Листья

стревгаих ()рга;1

ягод

Рис. 3 Абсолютное содержание жирных кислот (среднее за 20002001 ггЛ в опганлх смопоцинм черной во вгппой шшпвнне вегетации

Абсолютная концентрация жирных кислот в лигощном комплексе вегетативных органов смородины черной, значительно ниже, чем в семенах, поскольку в липидном комплексе вегетативных образований присутствует больше сложных (амфипатических) липидов (фосфо-, ыико-, церебро-, сульфолипидов и др ) В среднем во второй половине вегетации она составляла (мг/100 мг липндного комплекса) в жоме плодов 80, в коре 3, во флоэме 17, в ксилеме 19, в листьях 13 (рис 3) Максимальная абсолютная концентрация АЛК (до 14 мг/100 мг липидного комплекса) и ГЛК (до 15 мг/100 мг шпидпого комплекса) формировалась в семенах к концу их созревания

Во время периода весенних заморозков отчетливо проявляются изменения в содержании липидов и лирных кислот в органах и тканях сортов смородины черной по сравнению с условиями оптимальных температур Причем, значительное

снижение содержания липидного комплекса при увеличении в нем концентрации ненасыщенных жирных кислот, отмечено после первого внезапного низкотемпературного стресса (рис. Д, 2; табл. 1).

, , ; , Таблица1 Динамика относительного содержания линолевой кислоты в вегетативных органах смородины черной в вегетационный период 2000 г. _■■■ ■ ■ - ; ■...... . • ■'.....

Фаза развития

Содержание линолевой кислоты, %

Кора

Флоэма

Одже бин

Волог Одже да I бин

Воло гда

иин да I УНД 1ДД иии <да [ иен

18.01 с 32.86 п{ 32.25! 28/78 ¿34.04 а 43.91 h 41.Pl

Ксилема I Сердцевина

Одже бин

Воло 1 Одже гда | бин

Воло гда

Листья

Одже бин

Воло гда

44.15 р 4.08 а 12.831)

йшамама

Цветите |41.89 5 43.121150.95 V 48.80 и|58.79 5 62.09 иМОЯЗтЬ шуишн-Г'-г—--———г-—г---"I _

Завязывание плодов

Зрелые плоды

Смыкание чашелистиков

Рост плодов

31.90т

27.131

25^5 ё 20.97 а 21.18(1

37.91 а 23.10 е

2 недели после сбора плодов

4 недели после сбора плодов

Листопад

29.76 к 21.04 с 23.25 е 44.881

27.25 1 43.84 Ь

26.1211

16.00 а

17.01 Ь 30.881

33.18 п

39.90 г 29.17]

43.92 г

40.75о 39.77 п

37.86т 30.8911

16.12 а

26221134.89 о

28.91} 26.84;

24.24 { 26.77

38.13 т

41.77 р,35.93Ь

37.251 3825т 44.895

29.05 £

30,94 с!|27,51 с137,71 ё 31,20 е

3.23 с! 19.84т

40.77 е

34.87 к 37.251 40.01 ц

следы

17.83 ъ|17.91Ь 39.96 а 51.24 п

60.84 1 47.25 5

59.14 э

49.85 т 50.10ш 42.221

42.84 g 54.21 р 33.78 а

56.14 г 45.96]

43.15 % 39.75 а

54.76 438.93 с

4X95 я 28.84 ё 48.00 к 43.25 и 51.22

46,751

51.82 о 29.92 46.25]

44.98 а

43.25о 42.10 п 37.013 1.66 а 37.09] 39.161

37.79 к]

31.1011

34.951

слезы 46.04 г 8.21 Ь 46.82 б 27.79 { 14.15 с

34.791

38.691 53.97 V

47,37.) 38,89 Ь

32,21 г

17.10к

7.17 с

11-78«

1X9411 12.95 Ь 12.91 Ь 11.Ш 8.92 а

9.77 е

10.04 е

10.761 И.94я 8.92 а 11,41а

16.80 к

12.92 Ъ

17.961

13-20Ь| 15.85] ИЛИ 12.7711 1X12 в 6.90 с

8.90 а

10.84 Г

10.12 е 9.21 д 10.08 с 13,14 Ь

Примечания: здесь, и далее разными буквами обозначены величины, существенно, различающиеся между собой при 5% уровне значимости по множественному критерию Дункана.

В - обозначены показатели, относящиеся к периодам весенних заморозков ■••■-■■,

Степень повышения содержания полиненасыщенных жирных кислот в органах и тканях устойчивого к весенним заморозкам сорта Оджебин существеннее, чем у сорта Вологда.

Так, в коре, флоэме, ксилеме, сердцевине, листьях и цветах сорта Оджебин концентрация линопевой кислоты увеличилась в 3,2, 1,7, 1,6, 1,1, 4 и 3 раза, соответственно, а в указанных органах и тканях сорта Вологда - в 1,2, 1,7, 1,1, 12, 1,6, и 3 раза, соответственно (табл 1)

Повторные заморозки не вызвали значите чьных изменений содержания полиненасыщенных жирных кислот в тканях сорта Оджебин, по сравнению с их концентрацией в условиях оптимальных температур или средним за вегетацию значением Концентрация линолевой кислоты в тканях сорта Вологда после повторных заморозков была ниже средней за вегетацию и ниже таковой для сорта Оджебин Так, в коре, флоэме, ксилеме и сердцевине сорта Оджебин она составляла 29%, 33%, 49% и 46%, соответственно, а у сорта Вологда ее содержание в эгих тканях было 21%, 22%, 40% и 26%, соответственно (табл 1)

Концентрация АЛК в тканях сорта Оджебин в указанный период существенно превышала таковую у сорта Вологда и составляла в коре и флоэме 18% и 7% у сорта Оджебин, 14% и 6% у сорта Вологда, соответственно

Фаза развития растеч

♦ Концентрация АЛК в типидах генеративных орпнов сорта Од к« — ♦ — Концентрация Л1К в чипидхх генеративных органов еорта Воло ---+-- Мт с\точная температура возт/ча, оС

Рис. 4. Динамика относительного содержания АЛК в генеративных органах смородины черной в 2000 г.

. - -¡венчиков лепестков плодов

. , " . . Фаза развития растений

♦ Концентрация ЛК в липидах генеративных органов сорта Оджебин

— — Концентрация Ж в липвдах генеративных органов сорта Вологда -

'Мш суточная температура воздуха, оС Рис. 5. Динамика относительного содержания линолевой кислоты (ЛК) в генеративных органах смородины черной в 2000 г.'

- У морозоустойчивого сорта Оджебин на протяжении всего периода цветения содержание ненасыщенных жирных кислот в генеративных органах было существенно выше, чем у сорта Вологда,' в частности полиненасыщенных АЛК (на 5,3-16%) и линолевой (на 422%). После повторного заморозка (во время опадания лепестков) произошло значительное снижение концентрации линолевой кислоты (с 17% до 9%) и АЛК (с 25% до 19%) в цветках сорта Вологда, в цветках же сорта Оджебин, напротив, концентрация АЛК существенно увеличилась (с 32% до 35%), а содержание линолевой кислоты осталось высоким (31%) (рис. 4,5). ..

Пальмитиновая Стеариновая Олеиновая Лшюлеаая ГЛК АЛК

кислота кислота кислота . кислота "

■ Сорт Оджебин □ Сорт Вологда Кислоты

Рис. 6. Относительное содержание жирных кислот в корнях смородины черной сортов Оджебин и Вологда (среднее за 20002001 гг.) в конце вегетационного периода.

К сожалению, мы не имели возможности исследовать липидный комплекс корней в течение вегетации по причине ограниченного количества взрослых кустов сортов смородины черной Пробу брали один раз — в конце августа В корнях у сорта Оджебин в этот период содержание полиненасыщенныч кислот значительно выше, чем у сорта Вологда Так, концентрация линолевой кистоты, АЛК и ГЛК у сорта Оджебин составляла 50%, 7% и 6%, соответственно, а у сорта Вологда 35%, 2,5% и 3%, соответственно (рис 6)

2. Определение корреляции между содержанием липидного комплекса н жирных кислот и устойчивостью растений смородины чёрной к весепним заморозкам.

После искусственного промораживания побегов в ксилеме и цветках сорта Оджебин произошло существенное повышение содержания липидного комплекса (с 7% до 9% и с 10% до 12%, соответственно), а в коре, флоэме, ксилеме и сердцевине сорта Вологда содержание его значительно снизилось в сравнении с контролем (с 8% до 5,5%, с 8% до 4%, с 6% до 5% и с 14% до 9%, соответственно), и только в цветках и листьях этого сорта оно практически не изменилось (рис 7)

С. i >[>т- Олжейи н

HCPJ. Ьчаим

Я?сгвия=Т 3*7

Сирг ьожн ц<*~

Контроль ИПроморожишые побеги

Органы

Рис. 7. Содержание липидного комплекса в органах смородины черной после моделирования заморозка._

У неустойчивого к весенним заморозкам сорта Вологда содержание починенасыщенных кислот в коре, флоэме, тистьях и цветках после промораживания побегов значительно снизилось по сравнению с контролем линолевой кислоты - с 43% до следов, с 49% до 23%, с 17% до 8% и с 17% до 4%, соответственно, АЛК - с

23% до следов, с 21% до 7% с. й6% до 8% и с 25% до :>%, соответственно (рис 8,9)

"Сорт Олжсбин,

НСРо1 юаи

©ортВолетпга-М щгйствда-0,66 _

„ „ Органы

" Контроль ■ Промороженные побеги

Ри 8. Содержание пшолевой кислоты в липндиом комплексе органов смородины черной после моделирования заморозка.

60 ' 50 4030' 20' 10-О

СортОзжсолн

НСР0, взаимодействия-0,64 ••

Сорт В^огда

1 I ■ ■ М

О]

■ ■

о в

2 =

и ^

5 а

£ £ О и

к «

ь ■в

г & б

£ со

5 ^ -

Оргапы

* Контроль ■ Промороженные побеги

Рис. 9. Содержание АЛК в лнпидном комплексе органов сморо-

дины черной после модетпрования заморозка.

Таким образом, при искусственном моделировании чаморозка выявлено, что снижение температуры до -4°С приводит к резкому снижению содержания полиненасьпценных жирных кис юг (впло1ь до Vровня с юдов) в коре, флоэме, листьях и цветках у неустойчивого к весенним заморозкам сорта Вологда, в результате происходит нарушение функционирования, то есть повреждение перечисленных органов и тканей В органах

устойчивого к этому фактору сорта Оджебин в соответственных условиях не произошло значительных изменений в концентрации липидов и жирных кислот, поэтому" функционирование органоидов клеток не нарушено. ., '

3. Изучение липддного комплекса жома плодов смородины черной и красной.

3.1. Определение содержания липидного комплекса в жоме плодов смородины черной и красной. . 1

' ' - • ' : Таблица 2

Содержание липвдноп» комплекса в жоме плодов смородины черной

Подвиды, участвовавшие в происхождении сортов (%) ; , Содержание Сорт липидов, %

Сибирский, 100% Бурая 18.74)

Сибирский, 42-50%; 7 европ.,33-42%;дикушаД7% ' - Несравненная 16.56 de-i • Сеянец Голубки ; -15,46 bc-g

Европ. (42-54%),' сибирский (2630%), дикуша (20-29%)....... Церрера 17,57 hij -/Диковинка . 18,12 ij . Гибрид 135 - 15,37 bc-g

Европ.,5 8-63%; дикуша, 27-29%;; сибирский, 10-13%: 7 Детскосельская - 16,56 de-i ' Наследница 16,84 fg-j

Европ.,75%;сибирский,25% Загадка 13,54 ab

Европ.,75%; дикуша, 25% 1 Черная Лисавенко 14,01 abe

Европейский, 84-100% Башкирский великан 14,52 bed , Веллингтон ххх 15,91 cd-h Виноградная 15,89 cd-h

Европ., 50%;сканд.,25%;сибирский, 25% Тетания 16,66 ef-i

Сканд., 50%; европ., 25-33%; сибирский, 8-17%; дикуша, 8% Белой 17,14 ghij - Вологда 15,75 cd-h Селеченская 16,44 de-i:

Скандинавский, 100% Бредторп 12,27 а Ершистая 14,54 bed, Оджебин- . 14,92 bc-f Орловия 12,52 а Тритон 12,72 defg

Среди исследованных сортов смородины черной имелись европейские, сибирские, скандинавские подвиды и их комбинации. Максимальное содержание липидного комплекса (более 16%) ; обнаружено в жоме плодов смородины черной сортов Бурая (сибирский подвид), а также Диковинка, Церера, Несравненная, Детскосельская, Наследница, имеющих , сложное происхождение, в котором участвуют сибирский подвид и дикуша (в сумме они составляют не менее 40%) (табл. 2). 1

Наименьшей масличностью жома обладали сорта скандинавского подвида Сорта европейского подвида и сложного происхождения с преобладанием этого подвида (75% и ботее) заняли промежуточное и низкое положение

Высокое содержание липидного комплекса в жоме характерно для сортов смородины красной Чучковская (16,7%). Гондуин (15,9%) и Ютебогекая (15,3%) (табл 3)

Таблица 3

Содержание липидного комплекса в жоме плодов смородины красной (среднее за 2000-2001 гг.)._

Сорт Содержание липидов, %

Варшевича 13,68 с&

Гондуин 15,86 еГ

Голландская розовая 12,94 Ьс

Голландская красная 14,28 ёеа

Каскад 14,35 c^ie

Маршал 11,93 аЬ

Натали 13,54 Ьс

Новая красная 14,22 сае

Роте Шпетлезе 10,95 а

Чуковская 16,66 Г

Ютебогская 15.33 <1е{

3.2. Идентификация жирных кислот н изучение их концентрации в липидпом комплексе жома плодов смородины черной и красной.

В жоме плодов смородины черной и красной содержатся жирные кислоты (в соответствии с порядком выхода при ГХ их метиловых эфиров) насыщенные - пальмитиновая, стеариновая, мононенасыщенная - олеиновая, и полиненасыщенные линолевая, ГЛК, АЛК, паринаровая (С18 . п4) (Рис 10) Содержание IЛК в жоме плодов большинства сортов смородины черной на 1-5% выше, чем АЛК, некоторые сорта (Детскосельская, Загадка, Сетеченская) содержат практически одинаковые концентрации этих кислот (17%, 13% и 16%, соответственно), и тишь у небольшого количества сортов (Наследница, 'Гтания, Белой, Тритон) концентрация АЛК существенно (на 3-4%) превышает ГЛК (табл 4)

Вое сорта смородины красной, напротив, имеют более высокие концентрации АЛК в жоме плодов, чем ГЛК. Различия между содержанием этих кислот, в отличие от смородины

черной, существеннее, и составляют 12-26%, в то время как суммарные их концентрации для смородины черной и красной в среднем 30-33%, а у некоторых сортов . (Несравненная, Варшевича) достигают 36-37%. (табл. 4, 5).

г. • • Таблица 4

Концентрация жирных кислот в жоме плодов смородины черной в зависимости от происхождения сортов (средняя за

2000-2001 гг.),%.

Подвиды, участвовавшие в происхождении сортов (%) ■ : Сорт" Кислоты

ГЛК | АЛК X

Сибирский " Бурая 17.24 ряге 13.52 ёЫ 15.38 е

• Сибирский, 42-50%; -европ.33-42% дикуша, 17% Несравненная* 19.761 17.04 орц 18.40т Сеянец Голубки 19.251 -14.99 к 17.12 Ь

Европ, (42-54%), сибирский (26-30%), дикуша (20-29%) Церрера 15.95 1пь 17.86 в 16.90 Диковинка 17.4 ряге . 12.52 йе 14.96 е Гибрид 135 17.76 ге 16.23 1тп 16.99 Ь

Европ.,58-63%; дикуша, 2729%; сибирскийДО-13% Детскосельская 16.75 пор 16.75 пор 16.75 ^ Наследница 11.11 Ъ 14.70 Зк 12.90 Ь

Евроа,75%;сибирскийД5% Загадка 13.28 fgh 13.08 13.18 Ьс

Европ.,75%; дикуша, 25% Черная Лисавенко 17.59 qrs 12.85 еГ 15.22 е

Европейский, 84-100% Башкирский . 2 82еГ 1344 с великан " ..;;.. Веллингтон ххх 17.62 яге 13.06 15.34 е Виноградная 16.79 пор 12.14 сс1 14.46 (1

Европ.,50%; сканд.,25%; ~ сибирский.25% Титания 12.95 ^ 17.14 орцг 15.04 е

Сканд., 50%; европ, 2533%; сибирский, 8-17%; "дикуша, 8%- Белой 13.81 Ы ' 16.51тпо 15.16 е Вологда 16.96 оря 16.051т 16.50 § Селеченская ' 15.91 1т 15.921т 15.92 Г

Скандинавский, 100% Бредторп 16.99 оря 14.99к 15.99 Г Ершистая 11.13 Ь 8.56а 9.85 а Оджебин 15.621 11.45 Ь 13.53 с : Орловия ■ - 13.97 1 . 11.57 Ьс " 12.77 Ь ' Тритон . 11.47 Ь 14.13 у 12.80 Ь

"К 15.6 Ь | 14.27 а

Так как ценность липидного комплекса из жома плодов смородины определяется, прежде всего, содержанием в нем ГЛК и АЛК, мы выявляли сорта, в жоме которых - наиболее высокая концентрация этих кислот. 4 г -

Учитывая концентрацию липидного комплекса в жоме плодов, наиболее перспективные сорта смородины черной - Бурая

(сибирский подвид), Несравненная, Церера, Детскосельская, Сеянец Голубки (сорта с'южного происхождения с участием не менее 40% сибирских подвидов и дикуши) Содержание ГЛК и АЛК в липидном комплексе жома плодов этих сортов в сумме 3137% при концентрации липидного комплекса 16-19% Минимальное содержание АЛК и ГЛК в липидном комплексе жома плодов (в среднем 12% и 14%, соответственно) характерно для сортов скандинавского происхождения

1 - метиловый эфир пальмитиновой кислота

2 - метиловый эфир стеариновой кислоты

3 - метиловый эфир олеиновои кислоты

4 - метиловый эфир тинолевой кистоты

5 - метиловый эфир ^-линоленовой кислоты

6 - метиловый эфир и-ишоленовой кислоты

7 - метиловый эфир паринаровой кислоты

Рис. 10. Хроматограмма метиловых эфнров жирных кислот лниидною комплекса жома плодов смородины черной сорта Виноградная._

Указанные сорта смородины черной, согласно титературным данным, достаточно устойчивы к грибным болезням (мучнистая роса) Четкая корреляция со степенью устойчивости к вредителям и концентрацией липидов и жирных кис тот в жоме плотов, не прослеживается Однако согласно данным учета наличия вредитетей и ботезней, проведенного на табораторном участке селекции ВСТИСП в 2000 г, сорта Несравненная, Церера, Бурая, Детскосельская и Сеянец Голубки в средней и сильной степени поражались вредителями

Учитывая концентрацию липидного комплекса в жоме плодов, перспективными сортами смородины красной являются Варшевича, Натали, Ютебогская, Чулковская Концентрация ГЛК и

АЛК в липидном комплексе жома их плодов в сумме составляет 3238% при содержании липидного комплекса в жоме 14-17% (табл. 5).

■ •' ' " . Таблица5 Содержание жирных кислот в жоме плодов смородины красной, (среднее за 2000 —2001 гг.). _V

Сорт' Содержание жирных кислот, %

Пальми тоновая Стеари новая Олеино вал Линоле вая ГЛК . АЛК Парина ровая

Варшсвича 5,97 ¡к1 1,37 Ьс . 15,15 " 'в 36,93 Е " 6,02 jkl 31,59 О ел г-.« N

Гонлуин, 5,81 .¡к 2,04 Л 16,98 и - 42,38 к 6.20 к 23,71 X - следы а:

1 олландская розовая 6,13 |к1 . 0,98 Ь 17,13 . и 41,70 и . 9,13 Р 21,24 V 3,55 б

Голландская ■ красная 6,25 к1 1,24-Ь 15,10 э 41,27 Ь 6,81 ШТ1 26,09 3,10 ^

Каскад 5,98 0,90' Ь 14,12 г '45,28 Ь 4,33 Ь„: 27,89 В 1,78 сс!

Маршал 5,68 У 1,27 Ь 14,50 г , 41,39 Н1 6,74 ТШ1 27,04 А 3,35 Г

Натали 6,21 к1 0,95 Ь 13,14 ч 40,73 в 6,21 кГ 29.24 С 3,44 Г

Новая Красная 6,97 п 1,10 Ъ 16,16 Ч ' 40,85 О ' 6,35 1т 25,58 У 3,16 е£

Роге Шпетаезе 7,94 о 0,97 Ъ 14,06 г 41,16 ОН 6,18 ^к! 26,49 ъ 3,22

Чулковская 5,95 jkl 2,09 ' <1 14,23 т '• " 41,86 .Г 8,27 о 23,21 V/ 4,16 Ь

Югебогская •5,25 ' 1,33 . Ьс 15,94 1 • 40,04 Р 8,15 о 25,34 У • 3,98 &

X 6,19 ■ с 1,30 а 15,14 е 41,23 8 6,76 с! 26,13 Г 2,94 Ь

Отношение ГЛК к АЛК в жоме плодов' у сортов смородины черной находится в пределах от 1:1 до 1,5:1; у сортов смородины красной - от 1:2 (Голландская Розовая) до 7:1 (Каскад). Согласно литературным данным различное соотношение этих ш-6 и со-3 кислот обуславливает разное их действие на организм. Это дает возможность выпускать на основе масел жома смородины черной и красной различные формы препаратов широкого диапазона назначения.

Исходя из абсолютной концентрации ГЛК в липидном комплексе жома плодов смородины черной и красной и медицинской профилактической дозы ГЛК, мы провели расчет профилактических норм потребления липидного комплекса из

жома плодов смородины черной и красной, произрастающих в средней полосе России (Табл 6)

Таблица 6

Медицинская профилактическая доза ГЛК мг/сут 150-300

Абсолютное содержание ГЛК в липидном комплексе жома плодов (среднее для сортов смородины черной), мг/г 124,4

Абсолютное содержание ГЛК в липидном комплексе жома плодов (среднее для сортов смородины красной), мг/г 62,4

Профилактическая норма потребления липидного комплекса из жома плодов смородины черной, г/сут. 1,2-2,4

Профилактическая норма потребления липидного комплекса из жома плодов смородины красной, г/сут. 2,4-4,8

4. Исследование окислительной стабильности лнппдиого комплекса жома плодов смородины черной.

Экстрагированный углеводородным растворителем липидный комплекс жома плодов смородины черной более устойчив к окислению, чем подсолнечное масло и свиной жир Наиболее интенсивное образование пероксидов происходило в начале его хранения, затем липидный комплекс смородины становился стабильным (со значением перекисного числа в среднем 26 ммоль <Э;/кг жира) На 30-й день окисления содержание пероксидов в оливковом масле существенно не различалось с таковым у масла смородины, и составляло 26 ммоль 0;/кг жира Топленый свиной жир высшего качества, как классический контроль, окислился быстрее всех остальных исследуемых масел, с 13-го по 30 день эксперимента значение его перекисного числа не менялось, составляя в среднем 160 ммоль 0;/кг жира У нерафинированного и рафинированного подсолнечных масел на 15-й и 20-й, соответственно, день окисления сильно изменялась консистенция, они становились густыми и практически не растворялись в хлороформе (без нагревания) К этому периоду содержание пероксидов нерафинированного масла было 134 ммоль 0;/кг жира, рафинированного 127 ммоль 0;/кг жира (рис 11)

КОМПЛЕКСА ИЗ ЖОМА ПЛОДОВ СМОРОДИНЫ ЧЕРНОЙ И КРАСНОЙ Д ЛЯ ПИЩЕВЫХ ДОБАВОК

Липидные комплексы, содержащие ГЛК,- успешно используются в фармацевтическом, пищевом и косметическом производствах многих стран. Однако в настоящее время имеется очень ограниченное количество производителей нетрадиционных растительных масел, особенно в России. Стоимость конечного продукта в зависимости от способа, степени сложности его получения и процента выхода из растительного сырья в настоящее время на мировом рынке находится в пределах от 30 до 300 у. е. за 1 кг - продукта. Средняя мировая цена на липидный комплекс смородины - 170 у.еУкг. Учитывая факт растущего спроса на подобную продукцию и практическое отсутствие сегодня в России его производства, промышленное изготовление липидного комплекса из жома смородины в качестве сырья или препаратов из него может иметь большие экономические перспективы.

Производство липидного комплекса из жома смородины является достаточно сложным в технологическом плане. Основная технологическая сложность производства, особенно для пищевых целей — дорогостоящее специальное техническое оборудование Содержание в растительном сырье нетрадиционных липидных комплексов, в отличие от традиционных, как правило, более низкое Оборудование, выпускаемое для гексановой экстракции растительных масел, проблематично для выделения нетрадиционных масел, так как рассчитано на большие объемы производства из традиционных масличных растений Получение масла прессовым оборудованием требует высокого содержания липидов в сырье Перспективным способом выделения нетрадиционных растительных липидных комплексов является их экстракция ССЬ, находящимся в сверхкритическом состоянии Подобное оборудование является дорогостоящим и требует квалифицированной его эксплуатации, но позволяет получать экстракты, характеризующиеся отсутствием в них даже следов исходного растворителя, высокой концентрацией экстрагируемых биологически активных веществ. Условия проведения технологического цикла экстрагирования не приводят к деструетуризации извлекаемых молекул, что обеспечивает получение высококачественного экстракта Мы провели расчет экономической эффективности получения липидного комплекса путем гексановой экстракции в лабораторных условиях на имеющемся техническом оборудовании (табл 7)

Табчица 7

Экономическая эффективность получения липидного комплекса из жома плодов смородины способом гексановой экстракции в лабораторных условиях в расчёте на 90 г (100

Себестоимость 90 г продукта, руб 135,44

Цена реализации 90 г продукта, руб 489,60

Прибыль на 90 г продукта, руб 354,16

Уровень рентабельности, % 261,49

Расчеты показали, что производство липидного комплекса из жома плодов смородины являегся экономически выгодным Использование жома перерабатывающими предприятиями, у которых он, как правило, является отходом производства, значительно повысит рентабельность

выводы

"1. Устойчивость к весенним заморозкам сорта Оджебин коррелировала с высоким содержанием линолевой ' и сс-линоленовой кислот в1 генеративных органах на протяжении периода цветения,1 в отличие от сорта Вологда. Определение указанных кислот в- генеративных органах в этот период возможно для диагностики растений.

2. Внезапный, естественный заморозок до -1,6°С приводил ' к повышению концентраций полиненасыщенных жирных кислот в органах и тканях смородины черной исследуемых сортов, а содержание линолевой кислоты во всех тканях стебля и цветках устойчивого к весенним заморозкам сорта Оджебин было в этот период существенно выше, чем у сорта Вологда, не устойчивого к этому фактору.

3. Повторные заморозки не вызвали резкого изменения содержания полиненасыщенных жирных кислот в тканях стебля и цветках сорта Оджебин по сравнению с их концентрацией в условиях оптимальных температур, а содержание указанных кислот в тканях стебля и цветках сорта Вологда после повторных заморозков была ниже таковой для оптимальных температур, и ниже таковой для сорта Оджебин. • . ■

4. Моделирование весенних заморозков в лабораторных условиях приводило к существенному повышению содержания липидного комплекса в ксилеме и цветках смородины черной сорта Оджебин. Во всех других органах этого сорта концентрация липкдов практически не изменялась. У сорта Вологда? во всех тканях стебля концентрация липидного комплекса после искусственного промораживания резко снижалась.

.....5. Снижение температуры до -4°С при моделировании

стресса привело к значительному повреждению генеративных органов, неустойчивого к весенним заморозкам сорта смородины черной Вологда, в отличие от устойчивого сорта Оджебин. Сильное повреждение генеративных органов сорта Вологда коррелировало с резким снижением общего содержания ненасыщенных жирных кислот, а ? также концентраций полиненасыщенных - линолевой и а-линоленовой кислот — в коре,' флоэме, цветках и листьях, в отличие от сорта Оджебин. Указанные органы и ткани рекомендуется использовать во время заморозков или их моделирования для диагностики сортов смородины черной на устойчивость к этому фактору. -

6 Концентрация липидного комплекса, а- и у-тиноленовых кисют в жоме плодов смородины черной и красной коррелировала с их происхождением Перспективными в отношении высокого содержания а- и у-линоленовых кислот оказались сорта смородины черной сибирского подвида и сложного происхождения с участием сибирского подвида и дикуши (в сумме не менее 40%) Минимальное содержание этих кислот характерно для сортов скандинавского подвида. На этом основании сорта сибирского подвида и дикушу рекомендуется использовать в селекционной работе в целях дополнения достоинств лучших сортов повышенным содержанием в жоме их плодов у- и а-линоденовых кислот

7 Определено содержание липидного комплекса у- и а-линоленовых кислот в жоме плодов 22 сортов смородины черной и 11 сортов смородины красной, произрастающих в средней полосе России Среднее содержание липидного комплекса в жоме плодов смородины черной и красной разного происхождения составляет 15,5% и 14%, соответственно; концентрация у-линоленовой кислоты в жоме плодов смородины черной и красной - 15-16% и 6-7%, а-линоленовой — 14% и 26%, соответственно

8. Установлена средняя норма потребления липидного комплекса смородины черной (1,2-2,4 г'сут.) и красной (2,4-4,8 г/сут), при медицинской ежедневной профилактической суточной дозе у-линоленовой кислоты 150-300 мг/сут.

9 Липидный комплекс из жома плодов смородины более устойчив к окислению, чем подсолнечное рафинированное, нерафинированное масла и свиной жир.

10. Наиболее интенсивное окисление липидного комплекса из жома плодов смородины происходит в начальный период хранения Он становится стабилен после того, как значение перекисного числа достигает 31 ммоль 0;/кг жира. Поскольку максимально допустимое значение, определяющее качество продукта, составляет 15-17 ммоль Ог/кг жира, необходимы приемы ингибирования окистения до этапа естественной стабилизации

11 Уровень рентабельности при получении липидного комплекса методом гсксановой экстракции (в лабораторных условиях) составил 260 %

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. При промышленном производстве липидного комплекса из жома смородины для пищевого использования, наряду с определением основных показателей качества жировых продуктов, обязательным приемом должен быть газо-хроматографический анализ липидного комплекса, экстрагированного из каждой новой партии сырья, вследствие значительных различий по концентрации жирных кислот в липидном комплексе жома плодов смородины, в зависимости от видовой и сортовой принадлежности.

2. Норму потребления препаратов липидного комплекса из жома плодов смородины черной, красной или их смесей, следует указывать в зависимости от концентрации в нем а- и у-линоленовых кислот. Для препаратов профилактического использования концентрация у*линоленовой кислоты в указываемой суточной дозе должна составлять 150-300 мг.

3. Для использования липидного комплекса жома плодов смородины черной в пищевых целях необходимо добавление к нему антиоксидантов, ингибирующих окисление в начальную фазу хранения продукта.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. Долинина Е.Е., Деменко В.И. Состав и содержание жирных кислот в различных органах растений смородины черной и устойчивость их к весенним заморозкам. И Плодоводство и ягодоводство России, сб. науч. работ /. ВСТИСП. - М. - 2001. -Т. 8. — С.122.

2. Долинина Е.Е. Окислительная стабильность масла из жома смородины. // Масложировая промышленность. - 2002. -№.4.-СЛ.

3. Долинина ЕЕ. Смородиновое масло. // Наука и жизнь. -2003.-№.1.-С. 106. '

4. Долинина Е.Е. Оценка видов и сортов смородины на содержание незаменимых линоленовых кислот. // Вестник Российской Академии сельскохозяйственных наук. - 2003. - №.2. — С.37-39.

Объем 1.5 п л Зак 83

Гир 100 экз

AHO «Издательство МСХА» 127550, Москва, y i Тимирязевская, 44