В статье приводятся данные результатов исследования влияния предпосевной обработки биологическими и химическими фунгицидами на активность гидролитических процессов в семенах подсолнечника нового урожая. Объектами исследования являлись семена ультраскороспелого сорта подсолнечника Р-453, выращенные на экспериментальных полях ВНИИМКа г. Краснодара.
Ключевые слова: подсолнечник, предпосевная обработка, биопрепараты, кислотное число, липолитические ферменты, протеолетические ферменты
Подсолнечник, как и другие сельскохозяйственные культуры, поражается многочисленными грибными, бактериальными и вирусными болезнями, которые являются одной из причин значительных потерь урожая, при этом резко ухудшается качество семян и содержащееся в них масло.
Решением проблемы является предпосевная обработка семян подсолнечника протравителями различной природы. Химический метод, бесспорно, продолжает оставаться важнейшим средством оперативного сдерживания патогенов, однако, уже в настоящее время возможно эффективное использование активных штаммов, правильно подобранных к конкретным условиям определенного хозяйства в качестве биологических средств защиты растений, являющихся дополнением, а иногда и альтернативой химическим средствам. Предпосылкой этому является проблема загрязнения окружающей среды в результате применения пестицидов [1, с. 17, 2, с. 108]. Влияние эффекта биопрепаратов на качество семенного материала практически не известно. Поэтому представлялось важным провести сравнительный анализ результатов влияния различных вариантов предпосевного инкрустирования (химической и биологической природы) на показатели, характеризующие гидролитические процессы в семенах подсолнечника.
Кислотное число масла является важным признаком качества семян подсолнечника, и находится в прямой зависимости от активности гидролитического фермента липазы, вызывающего расщепление молекул триацилглицеролов с образованием свободных жирных кислот [3, с.12]. Кислотное число масла является стандартизированным показателем качества масличного сырья. Масло с кислотным числом до 1,5 мг KOH/г относится к высшему классу, от 1,5 до 4 – к первому, от 4 до 6 – ко второму и более 6 относится к техническому маслу. Пищевое масло с относительно высоким кислотным числом обладает неудовлетворительными органолептическими свойствами, а при хранении и нагревании быстрее окисляется, поэтому его подвергают щелочной рафинации. Однако такое технологическое снижение кислотного числа на 1 мг KOH/г сопровождается потерей около 1% масла [4, с.22].
Доказано, также, что поражение семян растительноядными клопами и микофлорой [5, с. 14] приводит к сильному возрастанию КЧ масла за счет действия липолитических ферментов патогенов [6, с. 702]. Очевидно, что величина КЧ масла в семенах одновременно определяется действием как собственной липазы семени, так и липолитических ферментов патогенов.
Активность и характер действия липаз имеют важное значение в процессе хранения масличных семян. При повышении влажности семян и температуры их хранения, липазы быстро расщепляют запасные липиды, повышая тем самым их кислотное число, что приводит к снижению качества семян. Поэтому чем ниже активность липазы, тем лучше сохраняется качество семян подсолнечника. Аналогичные выводы можно сделать и по протеолитическим ферментам, поскольку высокая активность протеаз сопровождается накоплением свободного аммиака, ингибирующего процесс дыхания [6, с. 755].
Целью данного исследования было изучение варьирования кислотного числа масла, активности липаз и суммарных протеиназ в семенах подсолнечника, обработанных перед посевом средствами защиты химического и микробиологического происхождения.
Исследования проводили на семенах ультраскороспелого, высокопродуктивного подсолнечника сорта Р-453, неустойчивого к болезням. Обработку семян вели за день перед посевом по трем вариантам: биопрепаратом грибного происхождения – фуникулозум, биопрепаратом бактериального происхождения – Sgrc-1, и химическим фунгицидом – винцит. Контрольный вариант – семена без обработки перед посевом.
Обработанные семена высевали на опытном поле ВНИИМК и после созревания получали семена для анализа.
Кислотное число масла оценивали по степени гидролиза, активность липаз – титриметрически с использованием 0,2 М раствора КОН в течение 24 часов, суммарную активность протеолитических ферментов по методу Ансена.
Результаты экспериментов по изучению влияния современных средств защиты на гидролитические процессы в семенах подсолнечника приведены в таблице 1.
Таблица 1 ‑ Влияние средств защиты на гидролитические ферменты в семенах подсолнечника
|
Вариант обработки препаратами |
Кислотное число масла |
Активность кислой липазы |
Активность щелочной липазы |
Активность протеолитических ферментов |
|
мг КОН/г |
мг КОН/10г семян |
мг КОН/10г семян |
усл. ед. |
|
|
контроль б/о |
0,58±0,005 |
30,4±0,14 |
4,25±0,03 |
2,26±0,01 |
|
фуникулозум |
0,45±0,003 |
15,8±0,06 |
3,47±0,09 |
1,67±0,01 |
|
sgrc-1 |
0,48±0,005 |
17,2±0,11 |
3,58±0,01 |
1,05±0,01 |
|
винцит |
0,46±0,003 |
17,1±0,07 |
3,98±0,006 |
2,04±0,01 |
Согласно полученным данным (таблица 1) применение фунгицидов химического и микробиологического происхождения приводит к снижению активности гидролитических ферментов семян, что положительно сказывается на сохранении исходного качества масличного сырья. У семян подсолнечника, которые не были обработаны средствами защиты (контрольный вариант), кислотное число было выше на 17,2 – 22,4%; активность кислой липазы в этом же варианте выше на 43 – 48%; активность щелочной липазы – на 18%; активность протеолитических ферментов – на 53%.
Оценка влияния различных «вариантов обработки» на гидролитические процессы в семенах подсолнечника была выполнена с использованием однофакторного дисперсионного анализа (таблица 2).
Таблица 2 ‑ Однофакторный дисперсионный анализ активности гидролитических процессов при разных вариантах обработки семян
|
Изменчивость |
SS |
df |
mS |
F |
σ2 |
Доля, % |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
Кислотное число масла |
|||||||
|
Общая |
0,0324 |
11 |
|
|
0,003588 |
100 |
|
|
Эффект |
0,0319 |
3 |
0,010630556 |
159,4583 |
0,003521 |
98,14194 |
|
|
Остаточная |
0,0005 |
8 |
6,66667*10-5 |
|
6,67*10-5 |
1,858065 |
|
|
Активность кислой липазы |
|||||||
|
Общая |
424,7692 |
11 |
|
|
47,18954 |
100 |
|
|
Эффект |
424,5158 |
3 |
141,5053 |
4468,588 |
47,15787 |
99,93 |
|
|
Остаточная |
0,2533 |
8 |
0,0317 |
|
0,031667 |
0,07 |
|
|
Активность щелочной липазы |
|||||||
|
Общая |
1,2434 |
11 |
|
|
0,136678 |
100 |
|
|
Эффект |
1,1902 |
3 |
0,39673 |
59,66 |
0,130028 |
95,13454 |
|
|
Остаточная |
0,0532 |
8 |
0,00665 |
|
0,00665 |
4,865458 |
|
|
Протеолитическая активность |
|||||||
|
Общая |
2,5247 |
11 |
|
|
0,280433 |
100 |
|
|
Эффект |
2,5215 |
3 |
0,8405 |
2101,25 |
0,280033 |
99,86 |
|
|
Остаточная |
0,0032 |
8 |
0,0004 |
|
0,0004 |
0,14 |
|
|
Примечание: SS – сумма квадратов; df – число степеней свободы; mS – средний квадрат; F – критерий Фишера; σ2 – дисперсия; доля – доля факторной изменчивости в общей изменчивости признака |
|||||||
Дисперсионный анализ показал, что «вариант обработки» влияет на активность всех изучаемых процессов. При этом выявлена чрезвычайно высокая доля факторной изменчивости в общей. Во всех случаях она превышала 95%. Однако, данный результат не может однозначно быть объяснен влиянием фактора "вариант обработки". Скорее причина заключается в низкой внутригрупповой изменчивости, которую создает экспериментальная оценка трех проб. Действительно, в этом случае различия между измерениями не могут быть значительными. В данном случае важен сам факт выявления межгрупповых различий, а не их доля. Характер установленных различий отражают таблицы 3 – 6, где приведены результаты сравнения средних по градациям факторов.
Таблица 3 ‑ Множественный ранговый тест сравнения кислотного числа масла
|
Вариант обработки препаратами |
Кислотное число масла, мг КОН/г |
Ранговый тест |
||
|
фуникулозум |
0,453 |
*** |
|
|
|
винцит |
0,457 |
*** |
|
|
|
sgrc - 1 |
0,480 |
|
*** |
|
|
контроль |
0,580 |
|
|
**** |
|
Примечание: Здесь и в других подобных таблицах расположение звездочек на разных вертикалях указывает на достоверность различия средних значений |
||||
Таблица 4 ‑ Множественный ранговый тест сравнения влияния вариантов обработки на активность кислой липазы
|
Вариант обработки препаратами |
Активность кислой липазы мг КОН/10г семян |
Ранговый тест |
||
|
фуникулозум |
15,800 |
**** |
|
|
|
винцит |
17,067 |
|
**** |
|
|
sgrc - 1 |
17,200 |
|
**** |
|
|
контроль |
30,367 |
|
|
**** |
Таблица 5 ‑ Множественный ранговый тест сравнения влияния вариантов обработки на активность щелочной липазы
|
Вариант обработки препаратами |
Активность щелочной липазы мг КОН/10г семян |
Ранговый тест |
||
|
фуникулозум |
3,467 |
**** |
|
|
|
sgrc - 1 |
3,577 |
**** |
|
|
|
винцит |
3,987 |
|
**** |
|
|
контроль |
4,250 |
|
|
**** |
Таблица 6 ‑ Множественный ранговый тест сравнения влияния вариантов обработки на активность протеолитических ферментов
|
Вариант обработки препаратами |
Протеолитическая активность усл.ед. |
Ранговый тест |
|||
|
sgrc - 1 |
1,050 |
**** |
|
|
|
|
фуникулозум |
1,670 |
|
**** |
|
|
|
винцит |
2,040 |
|
|
**** |
|
|
контроль |
2,260 |
|
|
|
**** |
Таким образом, в результате проведенного исследования выявлено, что контроль во всех случаях показал максимальные, статистически достоверно отличающиеся значения. Минимальные статистически достоверные значения кислотного числа, активности кислой и щелочной липазы были у семян, обработанных биопрепаратом на основе грибного штамма фуникулозумом, минимальная активность протеолитических ферментов была выявлена при обработке семян бактериальным препаратам на основе sgrc – 1. Это означает, что обработка семян подсолнечника перед посевом биологическими препаратами, в качестве средств защиты, снижает активность гидролитических процессов, что положительно влияет на качество липидов и белков в семенах.
Из вышеизложенного можно ещё раз подчеркнуть целесообразность использования в качестве средств защиты именно препаратов микробиологической природы, которые повышают не только количество, но и качество полученного урожая. При этом, являясь компонентом биоценоза, способствуют увеличению количества полезной микрофлоры в почве и как следствие, восстановлению почвенного равновесия.
Литература:
1. Очередько Н. С. Эффективность защиты семян подсолнечника препаратами различного происхождения / Н. С. Очередько, М. Д. Назарько, А. А. Гречкин // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. – 2008. – № 1. – С. 16-18.
2. Назарько М. Д. Анализ возможных путей повреждения семян подсолнечника токсиногенными штаммами микромицетов и условия образования микотоксинов / М. Д. Назарько, В. Г. Лобанов, Н. С. Очередько // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. – 2006. – № 2-3. – С. 108-109.
3. Варивода А.А. Особенности технологии подготовки рапсового масла к рафинации. /Варивода А. А., Мартовщук В.И., Большакова Л.Н., Большакова Е.Н., Заболотний А.В. // Масложировая промышленность. № 4. ‑ 2005. ‑ С. 12.
4. Варивода А.А. Частная технология рафинации рапсовых масел. / Варивода А.А. – Саарбрюккен: Palmarium Academic Pudlishing, 2012. – 165 с.
5. Пивень В.Т. Влияние повреждения семян подсолнечника растительноядными клопами на качество масла// Масложировая промышленность, 1975. – №6. – С.13-15.
6. Руководство по методам исследования, техническому контролю и учету производства в масложировой промышленности. Т.1, кн. 1,2 / под ред. В.П. Ржехина и А.Г. Сергеева. – Л., 1967. – 1054с.
