Биохимические и экологические изменения в составе зерновых культур под влиянием отрицательного влияния загрязнения атмосферы

АННОТАЦИЯ

Загрязнение атмосферного воздуха оказывает отрицательное влияние на растительный мир и сельскохозяйственные зерновые культуры. Пшеница считается одной из важных зерновых культур сельского хозяйства в Узбекистане. Южные районы Узбекистана признаны наиболее пригодными для выращивания пшеницы, однако загрязнение атмосферы в этих районах оказывает значительное отрицательное влияние на продуктивность данной культуры. В данном исследовании изучены биохимические изменения в составе зерна пшеницы под воздействием отрицательного влияния загрязнения атмосферы.

ABSTRACT

Air pollution has a negative impact on the plant world and agricultural crops. Wheat is considered one of the most important agricultural crops in Uzbekistan. The southern regions of Uzbekistan are recognized as the most suitable for growing wheat, but air pollution in these areas has a significant negative impact on the productivity of this crop. In this study, biochemical changes in the composition of wheat grain under the influence of the negative impact of atmospheric pollution have been studied.

Keywords: factors of atmospheric pollution; environmental factors; cereal crops; wheat; biochemical analysis; the amount of amino acids.

Ключевые слова: факторы загрязнения атмосферы, экологические факторы, зерновые культуры, пшеница, биохимический анализ, количество аминокислот.

В настоящее время многими учеными научного мира изучаются вопросы влияния вредных веществ в воздухе атмосферы на растительный, животный мир и организм человека, а также изменения в тканях и клетках живого оргнизма при воздействии данных экологических факторов.

Учеными ряда научно – исследовательских институтов АН Узбекистана проводятся исследования по изучению влияния в Денау, Узун и Сариасийском районах Сурхандарьинской области Республики Узбекистан вредных выбросов в атмосферу расположенной в соседнем Таджикистане в городе Турсунзаде государственного акционерного общества «Тожикистон алюминий компанияси» (ТАЛКО ДУК), а также вредное влияние данных выбросов в атмосферу на растительный мир и сельскохозяйственные зерновые культуры. Пшеница считается одной из важных зерновых культур в сельском хозяйстве и пищевой промышленности. В этой связи изучение изменений в аминокислотном составе, витаминов, белков сельскохозяйственных зерновых культур, возделываемых в Узбекистане, под влиянием вредного воздействия загрязнения атмосферы  представляет собой большой научный интерес.

Материалы и методы.

В качестве объекта исследования были выбраны зерна возделываемой в южных районах Республики Узбекистан пшеницы сорта Гром (пшеница мягкая озимая (Triticum aestivum L.). Пшеница сорта Гром считается среднепозднесозревающим осенним сортом, высота 85- 90 см. Колосок безостый, длина 10 – 12 см, белого цвета. Зерно красного цвета, устойчивый к полеганию и рассыпанию зерен. В условиях Республики самый высокоурожайный сорт - 70 – 80 ц/га. Высокоустойчив к стеблевым болезням лозы: желтая ржавчина, бурая ржавчина и мучнистая роса. Считается сортом устойчивым к заморозкам и засухе, относительно устойчивым к болезни септоиоз и предрасположенным к болезни фузариоза колоска.

Биохимический состав зерен изучен в лаборатории института биоорганической химии АН Республики Узбекистан.

Количество общего азота в составе семян определено методом Къелдаля. Сущность метода состоит в разложении органического вещества пробы кипящей концентрированной серной кислотой с образованием солей аммония, переведении аммония в аммиак, отгонке его в раствор кислоты, количественном учете аммиака титрометрическим методом и расчете содержания азота в исследуемом материале. Эксперименты проводили по методическому указанию [1].

Количество общего белка определялось методом Лоури [2]. Аминокислотный состав образцов определялся по Steven A. [3]. Осаждение белков и пептидов водного экстракта образов проводили в центрифужных стаканах. Для этого к 1 мл исследуемому образцу добавляли по 1 мл (точный объем) 20% ТХУК. Через 10 мин. осадок отделяли центрифугированием при 8000 об/мин в течение 15 минут. Отделив 0,1 мл надосадочной жидкости, лиофильно высушивали. Гидролизат упаривали, сухой остаток растворяли в смеси триэтиламин-ацетонитрил-вода (1:7:1) и высушивали. Эту операцию повторяли дважды для нейтрализации кислоты. Реакцией с фенилтиоизоцианатом получали фенилтиокарбамил-производные (ФТК) аминокислот по методу Steven A., Cohen Daviel. Идентификацию производных аминокислотот проводили методом ВЭЖХ. Условия ВЭЖХ: хроматограф Agilent Technologies 1200 с DAD детектором, колонка 75x4.6 mm Discovery HS C18. Раствор А: 0,14М CН3СOONa + 0,05% ТЭА рН 6,4, В:CH3CN. Скорость потока - 1,2 мл/мин, поглощение 269 нм. Градиент % /мин: 1-6%/0-2.5мин; 6-30%/2.51-40мин; 30-60%/40,1-45мин; 60-60%/45,1-50мин; 60-0%/50,1-55мин.

Результаты и их обсуждение.

 В результате проведения биохимических анализов в трех районах Сурхандарьинской области, расположенных вблизи от ТАЛКО ДУК в образцах зерен пшеницы получены следующие результаты:

Таблица 1.

Результаты биохимических анализов образцов из трех районов Сурхандарьинской области

Как показывают полученные результаты, количество общего азота в зернах пщеницы, возделанной в трех районах, значительно не различаются, однако количество общего белка в зернах пшеницы, возделанной в Сариасийском районе в отличии от районов Узун и Денау соответственно выше в 1,35 и 1,45 раз. Также изучен аминокислотный состав данных образцов.

Таблица 2.

Аминокислотный состав образцов из трех районов Сурхандарьинской области

В результате изучения аминокислотного состава образцов пшеницы, выращенной в трех районах, в образцах пшеницы, выращенной в Узунском районе, отмечено значительное уменьшение количества содержания аминокислот и качественные изменения. В образцах, взятых в Узунском районе, полностью отсуствуют цистеин и треонин. Количество аминокислоты пролина по отношению к образцам, собранным в двух других районах значительно ниже 85 %. Количество незаменимых аминокислот в образцах пшеницы, собранной в Денау районе значительно ниже, чем в образцах, собранных в Сариасиё. Количество метионина, лейцина, фенилаланина соответственно ниже 81.5%, 92%, и 43%. Такая же картина наблюдается и среди заменимых аминокислот. Количество глицина, серина, аспарагина соответственно ниже 76%, 81% и 77% .

Выводы

В результате проведенных исследований установлено отрицательное влияние экологических факторов на количество и качество аминокислотного состава зерен пшеницы. Зерно пшеницы считается основным сырьем в пищевой промышленности и и имеет большое практическое значение. Снижение количества незаменимых аминокислот в составе зерен пшеницы и влияет на качество муки, произведенной из пшеницы. В конечном итоге это влияет на здоровье потребителей мучных продуктов. В литературе имеются сведения и о отрицательном влиянии экологических факторов на количественный состав аминокислот растений. В этой связи продолжение данного исследования по изучению количественного состава углеводов, витаминов и микроэлементов в зернах пшеницы.

Список литературы:

1. Методы контроля. Химические факторы. Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище. Руководство Р 4.1.1672-03. М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004.
2. Oliver H. Lowry. PROTEIN MEASUREMENT WITH THE FOLIN PHENOL REAGENT // The Journal of Biological Chemistry. — 1952. — V. 193. — P.265-275
3. Steven A., Cohen Daviel J. Amino acid analysis utilizing phenylisothiocyanata derivatives // Jour. Analytical Biochemistry – 1988. – V.17.-№1.-P.1-16.