Изучение морфологических и биохимических показателей растений Amaranthus tricolor L. сорта Валентина

Размещено на http://www.allbest.ru/

Российский университет дружбы народов

ИЗУЧЕНИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ И БИОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАСТЕНИЙ AMARANTHUS TRICOLOR L. СОРТА ВАЛЕНТИНА

С.Ю. Платонова, А.Ф. Пэлий, Е.М. Гинс,

Р.В. Соболев, В.В. Введенский

Аннотация

Изучали морфометрические и биохимические показатели красноокрашенного растения Amaranthus tricolor L. сорта Валентина, проведено определение содержания восстановленной формы витамина С, пигмента амарантина в корнях, листьях, стеблях и соцветиях. Исследования показали наличие высокой концентрации витамина С в листьях амаранта как в открытом грунте (195 мг %), так и в пленочной теплице (176 мг %).

В листьях амаранта разных сортов вида Amaranthus tricolor в большом количестве накапливается вторичное соединение -- антиоксидант -- амарантин. Красно-фиолетовая окраска листьев обусловлена наличием в вегетативных органах растения красно-фиолетового пигмента -- амарантина. Важно отметить, что у сорта амаранта сорта обнаружены вещества с антиоксидантной активностью: аскорбиновая кислота, селен, каратиноиды, метионин.

В наибольшем количестве амарантин находится в соцветиях (2,18 мг/г) и листьях (1,41 мг/г). Его предшественниками являются D-глюкоза и L-тирозин -- фотосинтетические метаболиты, которые используются в ростовых процессах и в биосинтезе амарантина. В красноокрашенных растениях рода Amaranthus бетацианин -- амарантин представляет собой 5-О-глюкуронидоглюкозид бетанидина.

Листья с повышенным содержанием красно-фиолетового пигмента амарантина используют при производстве пищевых добавок-красителей Амвита и Амфикра, применяемых в пищеконцентратной промышленности. Эти добавки благодаря антиокислительным свойствам способствуют повышению иммунитета и обладают иммуномодулирующей активностью.

Экстракция листьев амаранта в H₂O выявила высокие показатели антиоксидантной активности (ССА от 1,81 мг экв ГК/г).

Низкое содержание глютена делает амарант чрезвычайно ценным и полезным продуктом для функционального питания.

Ключевые слова: Amaranthus tricolor сорта Валентина, аскорбиновая кислота, антиоксиданты, амарантин

Annotation

THE STUDY OF MORPHOLOGICAL AND BIOCHEMICAL PARAMETRES OF AMARANTHUS TRICOLOR L. VALENTINA VARIETY

S.Y. Platonova, A.F. Peliy, E.M. Gins, R.V. Sobolev, V.V. Vvedenskiy

Peoples' Friendship University of Russia (RUDN University)

Morphometric and biochemical indices of the red-colored Amaranthus tricolor L. Valentina variety were studied, the content of the reduced form of vitamin C, the amaranthine pigment in roots, leaves, stems and inflorescences was determined. Studies have shown the presence of a high concentration of vitamin C in the leaves of amaranth both in the open ground (195 mg%) and in the film greenhouse (176 mg%).

In the leaves of amaranth of different varieties of the species Amaranthus tricolor, a large amount accumulates a secondary compound -- an antioxidant -- amaranthine. The red-violet color of the inflorescences is due to the presence in the vegetative organs of the plant of the red-violet pigment of amaranthine.

It is important to note that the amaranth Valentine variety have found substances with antioxidant activity: ascorbic acid, selenium, carotenoids, methionine. In the largest amount, amaranthine is found in the inflorescences (2.18 mg/g) and leaves (1.41 mg/g). Its predecessors are D-glucose and L-tyrosine -- photosynthetic metabolites, which are used in growth processes and in the biosynthesis of amaranthine In red-colored plants of the genus Amaranthus, betacianin-amaranthine is 5-O-glucuronidoglucoside betanidine.

Leaves with a high content of red-violet pigment amaranthine used in the production of food additives-dyes Amvita and Amphicra, used in the food concentrates industry. These additives, due to their antioxidant properties, enhance immunity and have immunomodulatory activity.

Extraction of amaranth leaves in H₂O revealed high rates of antioxidant activity (CCA from 1.81 mg EQ GK/g). The low gluten content makes amaranth an extremely valuable and useful for functional food.

Key words: Amaranthus tricolor Valentine variety, ascorbic acid, antioxidants, amaranthine

Основная часть

Проблемы интродукции амаранта в Нечерноземной зоне России. Одной из главных проблем, возникающих при введении в культуру высокобелковых сельскохозяйственных растений, является их адаптивная способность к условиям выращивания в данном регионе [1--3].

Амарант относится к числу культур универсального назначения. В течение многих тысячелетий амарант использовался в качестве пищевой (семенной и овощной), кормовой, лекарственной культуры в странах центральной и южной Америки и юго-восточной Азии [2]. Семена и листья растений амаранта накапливают до 20--25% белка, хорошо сбалансированного по аминокислотному составу, сравнимого с соей [4]. В настоящее время амарант выращивается как овощное и семенное растение в Китае, Индии, США. Широкий ареал распространения амаранта в мире объясняется его исключительной экологической устойчивостью к неблагоприятным факторам выращивания: засухе, засолению, высокой и низкой температуры, тяжелым металлам [5].

Амарант относится к С4-типу фотосинтеза. Эта культура имеет диапазон оптимальных температур в области более высоких значений (25--35 °С) по сравнению с СЗ-растениями (15--20 °С). Особенностью растений амаранта является высокая эффективность фотосинтеза при оптимальных температурах выращивания, которые обеспечивают С4-растениям быстрый прирост надземной биомассы.

Новая для нашей страны культура амарант отличается высокой продуктивностью биомассы и урожайностью семян, повышенным содержанием белка, сбалансированностью по незаменимым аминокислотам, биологически активным веществам, антиоксидантам и минералам [6]. Благодаря такому составу экстракты амаранта могут использоваться как стимуляторы роста других растений [7, 8] и биоинсектициды [9]. По суммарному содержанию антиоксидантов данная культура сравнима с такими зеленными и пряно-ароматическими культурами, как мята, иссоп, тимьян, лаванда, монарда, и может использоваться в комбинации с ними при создании фиточаев [10].

Материалом для исследований служили растения амаранта вида Amaranthus tricolor L. сорта Валентина.

Объектом исследования являлись свежесобранные листья, корни, стебли и соцветия красноокрашенного амаранта сорта Валентина. Растения выращивали в открытом и защищенном грунте в ФГБНУ «ФНЦ овощеводства» в 2017 году.

Суммарное содержание антиоксидантов (ССА) определяли амперометрическим методом. Результат выражали в эквивалентах галловой кислоты (ГК) -- мг экв. ГК/г. Образцы гомогенезировали в бидистилляте и 96% этаноле, а затем центрифугировали. Аликвоту супернатанта использовали для определения содержания антиоксидантов, при необходимости разбавляя. Измерения проводили на приборе «Цвет-Яуза-01-АА» в постоянно-токовом режиме [11].

Содержание восстановленной формы аскорбиновой кислоты (АК) определяли йодометрическим методом, основанном на титровании аскорбиновой кислоты в окрашенных экстрактах йодатом калия в кислой среде, в присутствии йодистого калия и крахмала [12].

Содержание пигмента амарантина определяли в водном экстракте, используя значения молекулярной массы и молярного коэффициента экстинкции соответственно равные 726,6 и 5,66 * 10⁴ M^-1 см^-1 [13].

Целью настоящей работы является сравнительное изучение морфометрических показателей и накопления антиоксидантов в различных органах амаранта сорта Валентина, при выращивании растений в открытом и защищенном грунте. антиоксидант амарант сорт валентина

Выявленной особенностью растений амаранта сорта Валентина является фиолетово-красная окраска листьев, стеблей и соцветий разной интенсивности. При этом окраска листьев изменялась от фиолетово-красной до зеленовато-красной, в зависимости от возраста листа. Соцветия амаранта имели красно-фиолетовую окраску, а стебли -- бордово-красную, тогда как корень и придаточные корни окрашены в светло-розовый цвет [14]. При этом наибольшая концентрация пигмента амарантина обнаружена в молодых листьях с неоформленной пластинкой и соцветиях. В эпидермальном слое стебля и корня накапливалось меньшее количество амарантина (табл. 1).

Следует отметить, что повышенное содержание амарантина в соцветиях амаранта, возможно, связано с воздействием стресс-фактора низких температур открытого грунта (ночная температура до +2 до 0 °С).

Пониженная температура в летне-осенний период 2017 года неблагоприятно отразилась на росте и развитии растений амаранта в возрасте 4 месяцев, выращенных в открытом грунте по сравнению с тепличными растениями. Как видно из табл. 2, основные морфометрические показатели растений амаранта снизились практически в 2 раза, что отразилось на продуктивности листовой биомассы, тогда как семена не вызрели. Нечерноземная зона Европейской части России для амаранта является зоной рискованного земледелия, где в отдельные годы сумма активных температур недостаточна для роста и созревания семян (САТЕ = 1800-- 2200 °С).

Таблица 1

Содержание пигмента амарантина в различных органах растений амаранта, выращенных в открытом грунте, в 2017 г.