Действие аминокислотного регулятора роста на биохимические свойства плодово-ягодного сырья

В данной работе разрабатывается метод получения высококачественного растительного сырья, способного храниться более длительное время с минимальными потерями и обладающего свойствами необходимыми для механизированной переработки. Эта задача решается изменением биохимических свойств под воздействием биоактивных веществ, включающихся в клеточный метаболизм и оказывающих на него регулирующее воздействие. В качестве регуляторов используются аминокислоты глицин и аланин.

Плодовые и ягодные растения обрабатывались водными растворами аминокислот в период бутонизации. За эффективную концентрацию регуляторов принимается та, при которой одновременно наблюдаются максимумы продуктивности растений, содержания в плодах биоактивных веществ при минимальных потерях во время холодильного хранения.

Механизм действия регуляторов роста заключается в следующем. Метаболизация избыточных экзогенных аминокислот в клетках растений происходит преимущественно через распад. Конечным продуктом распада глицина и аланина является ацетил-КоА. Рост его концентрации модифицирует ферментативную систему. Происходит торможение пируватдегидрогеназного комплекса и стимуляция пируваткарбоксилазной реакции синтеза оксалоацетата, что создает условия для роста концентрации веществ, являющихся ингибиторами фосфофруктокиназы, т.е. подавляется начальная фаза гликолиза. Ответные реакции растений заключаются в изменении энергетических и метаболических потоков в клетках. Во-первых, происходит подавление немитохондриальных путей окисления, что приводит к подавлению окислительных путей не сопряженных с синтезом АТФ и как следствие росту энергетического потенциала клеток. Во-вторых, изменяется соотношение дихотомического и пентозофосфатного путей. У дихотомического и ПФП имеются синтетические особенности, необходимые сначала для формирования сырья, а позднее для успешного хранения. При эффективной концентрации регуляторов, по-видимому, достигается оптимальный баланс между двумя дыхательными путями. В результате происходящих изменений производятся в нужном количестве все необходимые метаболиты, что в сочетании с ростом энергетического потенциала клеток повышает синтетические возможности опытных растений, ускоряет их рост, а также усиливает естественные защитные механизмы.

Усиление защитных механизмов находит выражение в частности том, что создаются условия для синтеза триптофана, а из него ауксина. Ауксин в свою очередь стимулирует включение МАР-киназной сигнальной системы. МАР-киназный каскад вызывает экспрессию генов адаптации к стрессовым воздействиям.

В соответствии с механизмом предполагаются следующие основные направления действия регуляторов роста: усиливаются естественные постоянно действующие защитные механизмы растительных организмов, активизируется процесс карбоксилирования и рН смещается в кислую сторону, активизируются репарационные процессы в поврежденных тканях и анаболические процессы обновления молекулярного состава клеток, а также антиокислительная защита.

На следующем слайде представлены результаты исследований плодов. При эффективной концентрации равной 350 мг/л наблюдается максимальная масса плодов, наибольшее содержание в них органических кислот и соответственно самое низкое значение рН клеточного сока, что подтверждает теоретические выводы об усилении синтетических процессов во время формирования и активизации реакции карбоксилирования. Это приводит к росту продуктивности растений и накоплению органических кислот в плодах.

В соответствии с механизмом действия происходит ингибирование начальной фазы гликолиза, вследствие чего снижается активность оксидаз, не сопряженных с синтезом АТФ. Однако это может происходить и по иной причине, которая также следует из предложенного механизма. Вследствие активизации синтетических процессов получают развитие постоянно действующие защитные механизмы. Установлено, что поверхность стимулированных плодов более гидрофобна, а клеточные стенки более прочные. Вследствие чего инфицирование затруднено. Поэтому ферменты, в частности это полифенолоксидаза, с которыми связано производство токсичных защитных веществ, находятся в опытном сырье в менее активном состоянии. Такая коррекция ферментативной активности указывает на усиление стрессоустойчивости и положительно влияет на продолжительность холодильного хранения опытного растительного сырья.

Вследствие усиления постоянно действующих механизмов и предотвращения раннего инфицирования отпадает необходимость в окислительном взрыве для борьбы с микроорганизмами. Поэтому блокаторы каталазы не синтезируются и она более активна в опытной продукции.

Коррекция ферментативной активности в результате усиления естественной защиты и подавление ряда оксидаз положительно влияет на сохранность биологически активных веществ в растительном сырье (витамин С и фенольные соединения). В случае витамина С на его накопление влияет также более кислая среда.

Таким образом, усиление естественных защитных механизмов, а именно: гидрофобная кутикула, упругие клеточные стенки, кислая среда и активизация раневой репарации предотвращают микробиальное поражение опытного растительного сырья, как во время формирования, так и во время холодильного хранения. В силу указанных причин опытное растительное сырье имеет меньшую величину естественной убыли.

Таким образом, разработана технология получения высококачественного растительного сырья, с требуемыми промышленностью свойствами, обладающее повышенным содержанием биоактивных веществ и способное длительно сохранять их в охлажденном состоянии. По-видимому, можно говорить о более полном использовании генетического потенциала растительного материала.

На использование глицина получено два патента. В настоящее время разработан еще один вид обработки с использованием глицина и аланина, отличающийся от изложенного, но свойства растительной продукции сохраняются. При этом эффективная концентрация в несколько раз меньше. Сейчас проводится патентование. Фотографии иллюстрируют сказанное.