Вивчення активності окислювальних ферментів винограду під час зберігання

А.   Модонкаєва Є., к.с.-г.н., зав. складська лабораторія;
Інженер-технолог лабораторії зберігання кафедри агротехніки Б. А. Бойко
Національний інститут винограду і вина «Магарач»
ВИВЧЕННЯ АКТИВНОСТІ ОКИСНИХ ФЕРМЕНТІВ ВИНОГРАДУ СТОЛОВОГО ПІД ЧАС ЗБЕРІГАННЯ У ПОВ’ЯЗКУ З ПІДГОТОВЛЕННЯМ МІКРОЕЛЕМЕНТАМИ

Наведено результати дослідження активності окислювальних ферментів столового винограду під час зберігання у зв’язку з позакореневим підживленням мікроелементами.
Досліджено активність окислювальних ферментів столового винограду під час зберігання під впливом мікроелементного позакореневого підживлення та наведено отримані результати.

Ключові слова:родючість ґрунту, виноград, позакореневе підживлення, пероксидаза, поліфенолоксидаза.

Виноград є високорентабельною культурою і вирощується в основному на непридатних для посівів зернових і технічних культур територіях, де він росте і плодоносить 40-50 років, що призводить до виснаження ґрунтів і негативно впливає на врожайність.
Останнім часом ринок пропонує виробникам комплексні водорозчинні добрива для позакореневого підживлення, перевагою яких є спрощений механізм надходження поживних речовин в організм рослини при низькій вологості ґрунту та повітря, а також строки внесення, співвідношення поживних речовин, що забезпечують оптимальне засвоєння поживних речовин листковим апаратом.
Позакореневе підживлення можна поєднувати із заходами захисту рослин від шкідників і хвороб, диференційованим підживленням рослин в оптимальні строки, тобто ефективніше управляти процесами вирощування культур.
Одним із важливих завдань є вивчення змін біохімічних процесів при застосуванні позакореневих підживлень, а також виявлення закономірностей зміни цих процесів у динаміці зберігання винограду [1].
Якість столового винограду залежить від ферментативних процесів, серед яких важливе місце займають процеси окислення, що відбуваються в ягоді; ці процеси забезпечуються окислювальними ферментами, серед яких найбільший інтерес становлять пероксидаза і поліфенолоксидаза [2].
Діяльність пероксидази тісно пов'язана з газообмінними процесами ягід винограду; окислення поліфенолів і перенесення ними кисню до акцепторів відбувається за безпосередньої участі пероксидази в присутності пероксиду водню [3].
Реакції, що каталізуються пероксидазою, характеризуються перенесенням водню від молекули субстрату до пероксидів, у результаті чого утворюються радикали субстрату, які є високоактивними сполуками. Досі вивчені пероксидази складаються з незабарвленого глікопротеїну та асоційованого з ним коричнево-червоного ферипорфірину. Гемінова частина молекули, виконуючи роль активного центру, бере участь у розпаді або активації пероксиду водню, в результаті чого утворюються радикали відповідних субстратів. Що призводить до процесів, які негативно впливають на якість продукції рослинництва, зокрема столового винограду [3, 4].
о-дифенолоксидаза відіграє важливу роль у процесах дихання та ОВ рослин винограду та каталізує окислення поліфенолів до хінонів. У міру дозрівання винограду активність ферментів підвищується. У м'якоті, ребрах і шкірці він більш активний, ніж у насінні.
Цей фермент має два види активності, що відповідає окисленню киснем двох різних груп фенольних сполук. З одного боку, проявляється о-дифенольна активність, що викликає утворення о-хінону (йдеться про катехолазну активність поліфенолоксидази); з іншого боку, він монофенольний, що призводить через гідроксилювання до утворення о-дифенолу (ми говоримо про крезолазну активність поліфенолоксидази), який окислюється до о-хінону (Malmström and Ryden, 1968) [5].
Поліфенолоксидаза і пероксидаза є кінцевими оксидазами і характеризують інтенсивність кінцевої фази дихання. Відповідно до існуючих уявлень, оксидазна фаза дихання включає акт з'єднання водню з молекулярним киснем. Під впливом різних факторів, у тому числі різних елементів мінерального живлення, спостерігаються зміни цієї фази дихання. Активація оксидазної фази дихання тягне за собою швидке і необоротне окислення дихальних хромогенів-поліфенолів і серйозне порушення нормального функціонування тканин [6].
Оскільки активність окислювальних ферментів пов’язана з одним із важливих класів сполук ягоди винограду – поліфенолами, а також з процесами дихального газообміну, вивчення активності цих оксидаз є необхідним для пояснення механізмів біохімічних перетворень, що відбуваються в ягодах винограду.
Дослідження проводились у 2009-2010 роках. на базі лабораторії зберігання НІВіВ «Магарач» і ДП «Приветное» НВО «Массандра».
Об’єктами дослідження були: столовий сорт Молдова; рідкі позакореневі мікро- та макроелементні добрива Еколист, що містять мікроелементи у формі хелатів ЕДТА, з амінокислотами та органічними кислотами.

Таблиця
Вплив мікродобрива Еколист на біохімічні показники столового винограду сорту Молдова в динаміці зберігання.

Внесення добрив проводили тракторними обприскувачами ОХ-400 в агрегаті МТЗ-80. Норма витрати робочої рідини 500-1000 л/га. Контролем служив виробничий фон без обробки.

Свіжий виноград зберігали при температурі 0-+2°С і відносній вологості повітря 90-95%.
Пероксидазну активність визначали методом, заснованим на зниженні оптичної густини розчину індигокарміну, окисненого пероксидом водню, у присутності пероксидази.
Активність поліфенолоксидази визначали за методом Г. Почінок, який базується на окисненні пірокатехіну в присутності аскорбінової кислоти.
Вихідна активність пероксидази для сорту Молдова у варіанті з використанням мікродобрива Еколист становила 0,628 мкат/хв, у контролі – 0,733 мкат/хв. (таблиця).
На початку зберігання активність поліфенолоксидази в досліді фіксувалася на рівні 4,07 мкмоль/хв, у контролі – 4,78 мкмоль/хв (табл.).
При зберіганні столового винограду внаслідок зміни умов зовнішнього середовища, а також обмінних процесів, що відбуваються всередині ягоди, активність одних ферментів підвищується, а інших пригнічується [7]. Отже, в динаміці зберігання відбуваються зміни активності ферментів. Початкова активність пероксидази на початку зберігання була високою в обох варіантах, як відповідь на стрес після збирання. До середини зберігання його активність знижується за рахунок часткової стабілізації обмінних процесів. Так, якщо активність пероксидази в контролі знизилася на 28,2 % і досягла 0,490 мкат/хв, проти 0,628 мкат/хв. на початку зберігання Еколист сприяв пригніченню. В досліді це зниження становило 127,8 % (0,733 мкат/хв – початкове, 0,325 мкат/хв – після 60 діб зберігання).
У варіанті із застосуванням добрива Еколист активність поліфенолоксидази зросла до 6,54 мкмоль/хв. відносно початкового (початку зберігання). У контролі підвищення активності цього ферменту було більш значним і сягало 8,51 мкмоль/хв.
Внаслідок підвищення активності поліфенолоксидази під час зберігання відбувається часткова деградація фенольних речовин. У результаті загальна кількість біофлавоноїдів у контролі зменшується на 6,7 % (283,0 мг/100 г), в досліді на 4,5 % (303,7 мг/100 г) відносно вихідних даних.
Через 120 діб зберігання частота дихання в контрольних зразках значно знизилася порівняно з серединою зберігання, але при цьому була на 28,9 % вищою за цей показник, отриманий на початку зберігання. У варіантах з використанням мікродобрива Еколист інтенсивність дихання дещо зросла відносно вихідних даних – на 14,9% і досягла 12,5 мл CO2/кг-год.
При метаболізмі активність поліфенолоксидази до кінця зберігання в контрольних зразках була вищою, ніж на момент зберігання на 25,8 % і становила 5,12 мкмоль/хв. Активність поліфенолоксидази в досліді досягала 4,92 мкмоль/хв, що на 4,1 % нижче, ніж у контролі за той самий термін зберігання.
Отже, розпад біофлавоноїдів до кінця зберігання в дослідному варіанті становив лише 7,2 % (проти 12,3 % у контролі); загальний вміст фенольних речовин у досліді становив 296,2 мг/100 г, у контролі – 269,0 мг/100 г.
На підставі отриманих даних можна зробити висновок, що застосування позакореневих мікродобрив Еколист на столовому винограді сорту Молдова знижує активність окислювальних ферментів, що сприятливо впливає на якість столового винограду, що зберігається на тривале зберігання, та сприяє його кращому збереженню.