ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ НА НАКОПЛЕНИЕ МЕТАБОЛИТОВ В КАПУСТЕ КЕЙЛ (BRASSICA OLERACEA VAR. SABELLICA)

Ключевые слова: Brassica, капуста кейл, минеральные питательные вещества, белки, сахар, пролин, МДА, флавоноиды, фенольные соединения, витамин С, каротиноиды

Аннотация

Зеленая листовая капуста кейл (Brassica oleracea var. sabellica) привлекает огромное научное внимание благодаря своей полезной для здоровья функциональности. В настоящем исследовании изучалось, как NPK, энерген, биостим и гумат влияют на содержание флавоноидов, фенольных соединении, витамина С, каротиноидов, малонового диальдегида (МДА), белков, пролина и растворимых сахаров в капусте кейл. Минеральные питательные вещества в основном увеличились, но в некоторых случаях сохраняли содержание изученных метаболитов. Стимулирующее действие применяемых минеральных питательных веществ на анализируемые фитохимические вещества различное в зависимости от различных комбинаций макро- и микроэлементов. Перекисное окисление липидов было сведено к минимуму в листьях, обработанных минеральными питательными веществами, что привело к снижению уровня МДА. Вопреки корреляции между дефицитом азота и увеличением содержания полифенолов и витамина С в растениях, NPK и биостим не снижали уровень фенольных соединений. Результаты этого исследования показали, что NPK увеличивает синтез витамина С и пролина; энерген – фенольных соединений, каротиноидов и сахара; биостим – фенольных соединений, белков и сахара; гумат – флавоноидов и сахара в кудрявой капусте кейл. Таким образом, тип макронутриентов и комбинация микронутриентов по-разному увеличивает фитохимические вещества. Для усиления синтеза фенольных соединений и витаминов наиболее перспективны добавки, содержащие гуминовые кислоты (гумат и энерген), биостим оказался более эффективным для синтеза белков.

Состояние вопроса. Широко известно, как диета влияет на заболеваемость или лечение заболеваний. Это понимание привело к росту потребительского спроса на функциональные продукты питания, а также создало рынок для натуральных источников полезных для здоровья соединений, а не синтетических источников. Кудрявая капуста кейл привлекла внимание ученых как функциональная пища, потому что она содержит более высокий уровень фитохимических веществ, чем большинство овощей. Эти фитохимические вещества проявляют антиоксидантную, антимутагенную, цитотоксическую, противогрибковую и противовирусную активность. Однако на уровень содержания этих метаболитов влияют не только генетические, но и экологические факторы. Было интересно оценить, как различные минеральные питательные вещества могут вызывать накопление этих соединений, которые уменьшают риск хронических заболеваний или помогают в их лечении.

Цель работы – оценить, как минеральные питательные вещества, NPK, энерген, биостим и гумат влияют на содержание метаболитов (белков, сахаров, флавоноидов, фенольных соединений, витамина С, каротиноидов, МДА и пролина) в кудрявой капусте кейл (Brassica oleracea var. sabellica).

Материал и методы. Проростки из семян капусты, выдержанные влажными в чашке Петри в течение 7 дней, были перенесены в поле. На 6-ой недели, в почву были добавлены четыре минеральных питательных вещества (NPK, energen, гумат и biostim). Контрольные варианты обрабатывали водой. Через неделю листья собирали и определяли содержание фенольных соединений, флавоноидов, белка, сахара, витамина С, каротиноидов, МДА и пролина спектрофотометрическими методами.

Результаты. Было показано, что гумат вызывал наибольшее накопление флавоноидов. Было отмечено, что растения капусты кейл, обработанные энергеном, имели самое высокое содержание фенольных соединений. NPK, энерген и гумат аналогично оказывали положительное влияние на содержание витамина С в листьях, в отличие от биостима, эффект которого существенно не отличался от контрольных растений. У капусты кейл, обработанной энергеном, был самый высокий прирост содержания каротиноидов. В листьях капусты кейл наблюдалось различное снижение уровня МДА у растений, обработанных всеми четырьмя минеральными питательными веществами. Растения, удобренные биостимом, имели самое высокое содержание белка в листьях. Содержание пролина повышалось под влиянием всех изученных удобрений. Уровень сахара для всех растений капусты, обработанных изученными минеральными питательными веществами, был одинаково повышен.

Заключение. Макро- и микроэлементы, поставляемые минеральными питательными веществами, дифференцированно повышают биосинтез полезных для здоровья метаболитов в кудрявой капусте, тем самым повышая ее качество.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Joyce D. Anteh, Казанский федеральный университет

аспирант, кафедра ботаники и физиологии растений, институт фундаментальной медицины и биологии

Olga A. Timofeeva, Казанский федеральный университет

доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой ботаники и физиологии растений, институт фундаментальной медицины и биологии

Antonina A. Mostyakova, Казанский федеральный университет

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры ботаники и физиологии растений, институт фундаментальной медицины и биологии

Литература

Ahmad P., Abdel Latef A.A., Abd_Allah E.F., Hashem A., Sarwat M., Anjum N.A., Gucel S. Calcium and potassium supplementation enhanced growth, osmolyte secondary metabolite production, and enzymatic antioxidant machinery in cadmium-exposed chickpea (Cicer arietinum L.). Frontiers in Plant Science, 2016, vol. 7, pp. 513. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.00513

Akdaş Z.Z., Bakkalbaşı E. Influence of different cooking methods on color, bioactive compounds, and antioxidant activity of kale. International Journal of Food Properties, 2017, vol. 20, no. 4, pp. 877-887. https://doi.org/10.1080/10942912.2016.1188308

Berndtsson E., Nynäs A.L., Newson W., Langton M., Andersson R., Johansson E., Olsson M.E. The underutilised side streams of broccoli and kale–valorisation via proteins and phenols. Sustainable governance and management of food systems: Ethical perspectives. Wageningen Academic Publishers, 2019, pp. 74-81. https://doi.org/10.3920/978-90-8686-892-6_21

Casajús V., Perini M., Ramos R., Lourenco A.B., Salinas C., Sánchez E., Fanello D., Civello P., Frezza D., Martínez G. Harvesting at the end of the day extends postharvest life of kale (Brassica oleracea var. sabellica). Scientia Horticulturae, 2021, vol. 276, 109757. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2020.109757

Chang J., Wang M., Jian Y., Zhang F., Zhu J., Wang Q., Sun B. Health-promoting phytochemicals and antioxidant capacity in different organs from six varieties of Chinese kale. Scientific reports, 2019, vol. 9, no. 1, pp. 1-10. https://doi.org/10.1038/s41598-019-56671-w

Costache M.A., Campeanu G.H., Neata G. Studies concerning the extraction of chlorophyll and total carotenoids from vegetables. Romanian Biotechnological Letters, 2012, vol. 17, no. 5, pp.7702-7708.

Dabeek W.M., Marra M.V. Dietary quercetin and kaempferol: Bioavailability and potential cardiovascular-related bioactivity in humans. Nutrients, 2019, vol. 11, no. 10, pp. 2288. https://doi.org/10.3390/nu11102288

Hafez Y., Attia K., Alamery S., Ghazy A., Al-Doss A., Ibrahim E., Rashwan E., El-Maghraby L., Awad A., Abdelaal K. Beneficial effects of biochar and chitosan on antioxidative capacity, osmolytes accumulation, and anatomical characters of water-stressed barley plants. Agronomy, 2020, vol. 10, no. 5, pp. 630. https://doi.org/10.3390/agronomy10050630

Han Y., Fan S., Zhang Q., Wang Y. Effect of heat stress on the MDA, proline and soluble sugar content in leaf lettuce seedlings. Agricultural sciences, 2013, vol. 4, no. 5B, pp. 112. https://doi.org/10.4236/as.2013.45B021

Jurkow R., Wurst A., Kalisz A., Sekara A., Cebula S. Cold stress modifies bioactive compounds of kale cultivars during fall-winter harvests. Acta Agrobotanica, 2019, vol. 72, no. 1, pp. 14. https://doi.org/10.5586/aa.1761

Kang J.H., Woo H.J., Park J.B., Chun H.H., Park C.W., Song K.B. Effect of storage in pallet-unit controlled atmosphere on the quality of Chinese cabbage (Brassica rapa L. spp. pekinensis) used in kimchi manufacturing. LWT, 2019, vol. 111, pp. 436-442. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.05.069

Kapusta-Duch J., Kusznierewicz B., Leszczyńska T., Borczak B. Effect of Culinary Treatment on Changes in the Contents of Selected Nutrients and Non-Nutrients in Curly Kale (Brassica oleracea Var. acephala). Journal of Food Processing and Preservation, 2016, vol. 40, no. 6, pp. 1280-1288. https://doi.org/10.1111/jfpp.12713

Łata B. Variability in enzymatic and non-enzymatic antioxidants in red and green-leafy kale in relation to soil type and N-level. Scientia Horticulturae, 2014, vol. 168, pp. 38-45. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2014.01.009

Li X., Zhang L., Ahammed G.J., Li Z.X., Wei J.P., Shen C., Yan P., Zhang L.P., Han W.Y. Stimulation in primary and secondary metabolism by elevated carbon dioxide alters green tea quality in Camellia sinensis L. Scientific reports, 2017, vol. 7, no. 1, 7937. https://doi.org/10.1038/s41598-017-08465-1

Lillo C., Lea U.S., Ruoff P. Nutrient depletion as a key factor for manipulating gene expression and product formation in different branches of the flavonoid pathway. Plant, cell & environment, 2008, vol. 31, no. 5, pp. 587-601. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2007.01748.x

Mæhre H.K., Dalheim L., Edvinsen G.K., Elvevoll E.O., Jensen I.J. Protein determination – method matters. Foods, 2018, vol. 7, no. 1, pp. 5. https://doi.org/10.3390/foods7010005

Murador D.C., Mercadante A.Z., de Rosso V.V. Cooking techniques improve the levels of bioactive compounds and antioxidant activity in kale and red cabbage. Food chemistry, 2016, vol. 196, pp. 1101-1107. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.10.037

Pandey, N. Role of plant nutrients in plant growth and physiology. Plant Nutrients and Abiotic Stress Tolerance. Springer, Singapore, 2018, pp. 51-93.

Polukhin, A. A., Bobkova, J. A., Sycheva, I. V., Golovina, L. A. Key directions for improving the efficiency of leguminous crops cultivation. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, vol. 650, no. 1, 012082. https://doi.org/10.1088/1755-1315/650/1/012082

Sadowska A., Świderski F., Rakowska R., Hallmann E. Comparison of quality and microstructure of chokeberry powders prepared by different drying methods, including innovative fluidised bed jet milling and drying. Food science and biotechnology, 2019, vol. 28, no. 4, pp. 1073-1081. https://doi.org/10.1007/s10068-019-00556-1

Salem H., Abo-Setta Y., Aiad M., Hussein H.A., El-Awady R. Effect of Potassium Humate and Potassium Silicate on Growth and Productivity of Wheat Plants Grown under Saline Conditions. Journal of Soil Sciences and Agricultural Engineering, 2017, vol. 8, no. 11, pp. 577-582. https://doi.org/10.21608/jssae.2017.38100

Stefaniak J., Przybył J.L., Latocha P., Łata B. Bioactive compounds, total antioxidant capacity and yield of kiwiberry fruit under different nitrogen regimes in field conditions. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2020, vol. 100, no. 10, pp. 3832-3840. https://doi.org/10.1002/jsfa.10420

Sulastri E., Zubair M.S., Anas N.I., Abidin S., Hardani R., Yulianti R. Total phenolic, total flavonoid, quercetin content and antioxidant activity of standardized extract of Moringa oleifera leaf from regions with different elevation. Pharmacognosy journal, 2018, vol. 10, no. 6s, pp. s104-s108. https://doi.org/10.5530/pj.2018.6s.20

Sung J., Sonn Y., Lee Y., Kang S., Ha S., Krishnan H.B., Oh T.K. Compositional changes of selected amino acids, organic acids, and soluble sugars in the xylem sap of N, P, or K-deficient tomato plants. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 2015, vol. 178, no. 5 pp. 792-797. https://doi.org/10.1002/jpln.201500071

Sutrisno S., Yusnawan E. Effect of Manure and Inorganic Fertilizers on Vegetative, Generative Characteristics, Nutrient, and Secondary Metabolite Contents of Mungbean. Biosaintifika: Journal of Biology & Biology Education, 2018, vol. 10, no. 1, pp. 56-65. https://doi.org/10.15294/biosaintifika.v10i1.12716

Tayebimeigooni A, Yahya A., Maziah M., Ahmad S., Zakaria W. Leaf water status, proline content, lipid peroxidation and accumulation of hydrogen peroxide in salinized Chinese kale (Brassica alboglabra). Journal of Food, Agriculture & Environment, 2012, vol. 10, no. 2, pp. 371-374.

Wang M., Zheng Q., Shen Q., Guo S. The critical role of potassium in plant stress response. International journal of molecular sciences, 2013, vol.14, no. 4, pp. 7370-7390. https://doi.org/10.3390/ijms14047370

Waterland N.L., Moon Y., Tou J.C., Kopsell D.A., Kim M.J., Park S. Differences in leaf color and stage of development at harvest influenced phytochemical content in three cultivars of kale (Brassica oleracea L. and B. napus). J Agric Sci., 2019, vol. 11, no. 3, pp. 14-21. https://doi.org/10.5539/jas.v11n3p14

Yildiztekin M., Tuna A.L., Kaya C. Physiological effects of the brown seaweed (Ascophyllum nodosum) and humic substances on plant growth, enzyme activities of certain pepper plants grown under salt stress. Acta Biologica Hungarica, 2018, vol. 69, no. 3, pp. 325-335. https://doi.org/10.1556/018.68.2018.3.8

Yousuf P.Y., Ahmad A., Hemant Ganie A.H., Aref I.M., Iqbal M.U. Potassium and calcium application ameliorates growth and oxidative homeostasis in salt-stressed Indian mustard (Brassica juncea) plants. Pak. J. Bot, 2015, vol. 47, no. 5, pp. 1629-1639.


Просмотров аннотации: 68
Загрузок PDF: 59
Опубликован
2021-06-30
Как цитировать
Anteh, J., Timofeeva, O., & Mostyakova, A. (2021). ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ НА НАКОПЛЕНИЕ МЕТАБОЛИТОВ В КАПУСТЕ КЕЙЛ (BRASSICA OLERACEA VAR. SABELLICA). Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture, 13(3), 208-224. https://doi.org/10.12731/2658-6649-2021-13-3-208-224
Раздел
Биологические исследования