Изучение активности окислительных ферментов винограда при хранении

A.   Э. Модонкаева, к.с.-х.н., зав. лабораторией хранения;
B. А. Бойко, инженер-технолог лаборатории хранения отдела агротехники
Национальный институт винограда и вина «Магарач»
ИЗУЧЕНИЕ АКТИВНОСТИ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ СТОЛОВОГО ВИНОГРАДА ПРИ ХРАНЕНИИ В СВЯЗИ С ВНЕКОРНЕВОЙ ПОДКОРМКОЙ МИКРОЭЛЕМЕНТАМИ

Представлены результаты изучения активности окислительных ферментов столового винограда при хранении в связи с внекорневой подкормкой микроэлементами.
The acitivity of oxidative enzymes of table grapes during storage was studied as affected by microelement foliar feeding, and the results obtained are reported.

Ключевые слова: плодородие почв, виноград, внекорневая подкормка, пероксидаза, полифенолоксидаза.

Виноград - высокорентабельная культура и в основном возделывается на участках, непригодных для использования под зерновые и технические культуры, где он растет и плодоносит 40-50 лет, что приводит к истощению почвы и отражается на продуктивности.
Рынок в последнее время предлагает производителям комплексные водорастворимые удобрения для внекорневой подкормки, преимущество которых заключается в упрощенном механизме поступления элементов питания в растительный организм при низкой влажности почвы и воздуха, а также сроках применения, соотношением элементов питания, обеспечивающим оптимальное поглощение их листовым аппаратом.
Внекорневые подкормки можно совмещать с мероприятиями по защите растений от вредителей и болезней, дифференцированно подкармливать растения в оптимальные сроки, т.е. более оперативно управлять процессами выращивания урожая.
Одной из важных задач является исследование изменений биохимических процессов при использовании внекорневых удобрений, а также выявление закономерностей изменения данных процессов в динамике хранения винограда [1].
Качество столового винограда зависит от ферментативных процессов, где важное место принадлежит процессам окисления, протекающим в ягоде, данные процессы обеспечиваются окислительными ферментами, среди которых наибольший интерес представляют пероксидаза и полифенолоксидаза [2].
Деятельность пероксидазы тесно связана с процессами газообмена виноградной ягоды, окисление полифенолов и перенос ими кислорода к акцепторам происходит при непосредственном участии пероксидазы в присутствии перекиси водорода [3].
Реакции, катализируемые пероксидазой, характеризуются переносом водорода от молекулы субстрата к перекисям, в результате чего возникают радикалы субстратов, являющиеся высокореакционноспособными соединениями. Изученные до настоящего времени пероксидазы состоят из неокрашенного гликопротеина и соединённого с ним коричнево-красного феррипорфирина. Геминовая часть молекулы, выполняя роль активного центра, участвует в разложении или активации перекиси водорода, в результате чего возникают радикалы соответствующих субстратов. Что приводит к протеканию процессов, которые отрицательно сказываются на качестве растительной продукции, в частности столового винограда [3, 4].
о-Дифенолоксидаза играет важную роль в дыхании и ОВ-процессах виноградного растения, катализирует реакцию окисления полифенолов в хиноны. При созревании винограда активность фермента увеличивается. Он более активен в мякоти, гребнях и кожице, чем в семенах.
Данный фермент обладает двумя видами активности, соответствующими окислению кислородом двух различных групп фенольных соединений. С одной стороны проявляется о-дифенольная активность, вызывающая образование о-хинона (речь идет о катехолазной активности полифенолоксидазы); с другой - монофенольная, ведущая через гидроксилирование к образованию о-дифенола (речь идет о крезолазной активности полифенолоксидазы) который окисляется в о-хинон (Мальмстрем и Риден, 1968) [5].
Полифенолоксидаза и пероксидаза являются конечными оксидазами и характеризуют интенсивность заключительной фазы дыхания. Согласно имеющимся представлениям, оксидазная фаза дыхания включает в себя акт соединения водорода с молекулярным кислородом. Под влиянием различных факторов воздействия, в том числе различных элементов минерального питания, наблюдаются изменения данной фазы дыхания. Активирование оксидазной фазы дыхания влечет за собой быстрое и необратимое окисление дыхательных хромогенов-полифенолов и резкие нарушения нормальной жизнедеятельности тканей [6].
Поскольку деятельность окислительных ферментов связана с одним из важных классов соединений виноградной ягоды - полифенолами, а также с процессами дыхательного газообмена, изучение активности данных оксидаз необходимо для объяснения механизмов биохимических превращений происходящих в виноградной ягоде.
Исследования проводились в 2009-2010 гг. на базе лаборатории хранения НИВиВ «Магарач» и ГП «Приветное» НПАО «Массандра».
Объектами исследования являлись: столовый сорт Молдова; жидкие внекорневые микро- и макро- элементные удобрения Эколист, содержащие микроэлементы в форме хелатов ЭДТА, с аминокислотами и органическими кислотами.

Таблица
Влияние микроудобрения Эколист на биохимические показатели столового винограда сорта Молдова в динамике хранения

Обработки удобрениями проводились тракторными опрыскивателями ОН-400 в агрегате МТЗ- 80. Норма расхода рабочей жидкости 500-1000 л/га. Контролем служил производственный фон без обработки.

Хранение винограда в свежем виде проводилось при температуре 0-+2°С и относительной влажности воздуха 90-95%.
Активность пероксидазы определяли методом, основанном на снижении оптической плотности раствора индигокармина, окисляющегося пероксидом водорода в присутствии пероксидазы.
Активность полифенолоксидазы определяли по методу Х.Починка, который основан на окислении пирокатехина в присутствии аскорбиновой кислоты.
Исходная активность пероксидазы для сорта Молдова в варианте с применением микроудобрения Эколист составила 0,628 мкат/мин, в контроле - 0,733 мкат/мин. (табл.).
В начале хранения активность полифенолоксидазы в опыте зафиксирована на уровне 4,07 мкмоль/мин, в контроле - 4,78 мкмоль/мин (табл.).
При хранении столового винограда, в связи с изменением условий окружающей среды, а также процессами метаболизма, происходящими внутри ягоды, активность одних ферментов возрастает, а других подавляется [7]. Следовательно, в динамике хранения происходят изменения активности ферментов. Исходная активность пероксидазы в начале хранения была высокая в обоих вариантах, как реакция на стресс после уборки урожая. К середине хранения активность ее снижается в связи с частичной стабилизацией процессов метаболизма. Так, если активность пероксидазы в контроле снизилась на 28,2% и достигла 0,490 мкат/мин., против 0,628 мкат/мин. в начале хранения, то Эколист способствовал ингибированию. В опыте это снижение составило 127,8% (0,733 мкат/мин. - исходная, 0,325 мкат/мин. -  после 60 суток хранения).
В варианте с применением удобрения Эколист активность полифенолоксидазы увеличилась до 6,54 мкмоль/мин. относительно исхордной (начало хранения). В контроле же повышение активности этого фермента было более существенно и достигло 8,51 мкмоль/мин.
За счет увеличения активности полифенолоксидазы в процессе хранения происходит частичная деградация фенольных веществ. В результате чего суммарное количество биофлаваноидов в контроле уменьшается на 6,7% (283,0 мг/100 г), в опыте на 4,5% (303,7 мг/100 г) относительно исходных данных.
После 120 суток хранения в контрольных образцах интенсивность дыхания значительно снизилась относительно середины хранения, но в то же время на 28,9% превышала этот показатель, полученный в начале хранения. В вариантах с применением микроудобрения Эколист интенсивность дыхания относительно исходных данных повысилась незначительно - на 14,9% и достигла 12,5 мл СО₂/кг-час.
В процессе метаболизма активность полифенолоксидазы к концу хранения в контрольных образцах была выше, чем в момент закладки на хранение, на 25,8% и зафиксирована на уровне 5,12 мкмоль/ мин. Активность полифенолоксидазы в опыте достигла 4,92 мкмоль/мин, что на 4,1% ниже, чем в контроле на тот же период хранения.
Поэтому деградация биофлаваноидов к концу хранения в опытном варианте составила лишь 7,2% (против 12,3% в контроле); суммарное содержание фенольных веществ в опыте зафиксировано на уровне 296,2 мг/100 г, в контроле - 269,0 мг/100 г.
Исходя из полученных данных, можно заключить, что применение внекорневых микроудобрений Эколист на столовом винограде сорта Молдова снижает активность окислительных ферментов, что благоприятно сказывается на качестве столового винограда, закладываемого на длительное хранение, и способствует лучшей его сохраняемости.