Wpływ ekstraktu i miąższu z bulw batatów (Ipomoea batatas [L]. Lam.) uprawianych w warunkach klimatyczno glebowych Polski na wzrost grzybów pleśni.

Transkrypt

1 Wpływ ekstraktu i miąższu z bulw batatów (Ipomoea batatas [L]. Lam.) uprawianych w warunkach klimatyczno glebowych Polski na wzrost grzybów pleśni. Effect of extracts and pulp of sweet potato tuber (Ipomoea batatas [L]. Lam.) grown under conditions of climate and soil Polish growth of mold fungi dr inż. Barbara Krochmal-Marczak, dr Izabela Betlej Instytut Gospodarki i Polityki Społecznej Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Stanisława Pigonia w Krośnie Rynek 1, Krosno Wartość batatów w ocenie aktywności pleśni Adres do korespondencji dr inż. Barbara Krochmal-Marczak dr Izabela Betlej Instytut Gospodarki i Polityki Społecznej ul Dmochowskiego 12, Krosno izabelabetlej@pwsz.krosno.pl marczakbarbara@op.pl (tel) (fax) 581

2 Streszczenie Wprowadzenie: Ekstrakty roślinne stanowią cenne źródło substancji bakterio- i grzybobójczych. Do tej pory przeprowadzono wiele badań nad własciowościami bakterio- i grzybobójczymi licznych surowców roślinnych, natomiast miąższ i ekstrakt z bulw batatów nie były do tej pory w Polsce tematem szczegółowych badań. Cel: Celem badań było określenie wpływu ekstraktu wodnego i miąższu z bulw batatów na aktywność metaboliczną wzrostową grzybów pleśni. Materiały i metody: Do badań użyto bulwy batata odmiany Satsumaimo, pochodzące z uprawy polowej na glebie kompleksu pszennego wadliwego, o lekko kwaśnym odczynie. Bataty rozdrobniono do postaci miąższu, zawieszono w wodzie i ekstrahowano przez 30 min za pomocą wytrząsarki. Ekstrakt i miąższ dodawano do płytek Petriego w ilości 1ml, 2ml, 1g, 3g, a następnie zalewano agarem. Po zestaleniu podłoża centralnie szczepiono inokulum grzybni Penicillium sp. Hodowle inkubowano w temp. 21 C i wilgotności względnej 68%. Co 2 dni dokonywano pomiaru średnicy wzrostu grzybni. Badanie zakończono w momencie całkowitego porośnięcia podłoża przez próbę kontrolną. Wyniki: Rezultaty badań wskazują, że miąższ oraz ekstrakt wodny z bulw batatów mogą być uznane za regulatory wzrostu grzybów. Miąższ batatów (1g i 3g) stymulował wzrost grzybni, która w 8 dniu hodowli całkowicie porosła płytkę Petriego. Wzrost grzybni na podłożu z ekstraktem wodnym był znacznie wolniejszy. Wnioski: Zbadano wpływ wodnego ekstraktu z bulw batatów oraz miąższu batatów na aktywność metaboliczną grzybów pleśni Penicillium sp. Wykazano, że składniki miąższu bulw są dobrymi stymulatorami wzrostu grzyba. Ekstrakt wodny z bulw hamował aktywność wzrostową badanego organizmu. Słowa kluczowe: bataty, grzyby pleśnie Abstract Introduction: Plant extracts are a valuable source of antibacterial substances and fungicides. To date, there have been many studies of bactericidal and fungicidal properties of many plant materials, while pulp and extract of the sweet potato tubers were not so far in Poland, the subject of detailed studies. Aim: The aim of this study was to determine the effect of the aqueous extract and the pulp of sweet potato tubers on metabolic activity - growth of mold fungi.

3 Materials and methods: The study was sweet potato tubers - Satsumaimo variety. Sweet potatoes were ground to a pulp suspended in water and extracted for 30 min on a shaker. The extract and the pulp were added to the petri dishes in an amount of 1 ml, 2 ml, 1 g, 3 g, and then poured over the agar. After solidification of the substrate, mycelium inoculum was inoculated centrally. Cultures were incubated at 21 C and a RH of 68%. At 2 days was measured diameter of mycelial growth. Results: The results show that the sweet potatoes tubers and their aqueous extracts can be considered as regulators of fungal growth. The pulp of sweet potatoes stimulated the growth of fungi. Mycelial growth on the surface with additional of water extract was much slower. Conclusions: The effects of aqueous extract of sweet potato tubers and sweet potato pulp on the metabolic activity of mold fungi were studied. It has been shown that the components of the pulp are good stimulators of growth of the fungus. The aqueous extract inhibited the growth of the test organism. Key words: sweet potatoes, mold fungi Wprowadzenie Batat (Ipomoea batatas [L]. Lam.), zwany również słodkim ziemniakiem, jest znanym gatunkiem wieloletnim uprawianym w strefie międzyzwrotnikowej i rośliną jednoroczną jarą w strefie umiarkowanej. Bulwy batata, stanowiące część jadalną rośliny, charakteryzują się słodkawym smakiem, kolorem miąższu od białego poprzez pomarańczowy do fioletowego. Uprawiane na terenie Polski bataty wymagają gleb przewiewnych o uregulowanych stosunkach wodnych. Pielęgnacja plantacji opiera się na właściwym nawożeniu gleby obornikiem bydlęcym, obornikiem z trzody chlewnej, słomą z dodatkiem azotu lub gorczycą białą (Krochmal-Marczak i Sawicka, 2011a). Bulwy batata stanowią wartościowy surowiec, który swym składem chemicznym przypomina bulwy ziemniaka. Według danych przedstawionych przez Krochmal-Marczak i Sawicką (2011) bulwy batata zawierają 373 mg potasu, 85 mg chloru, 49 mg fosforu, 30 mg wapnia, 26 mg siarki, 24 mg magnezu, 13 mg sodu, 4,5 mg jodu oraz 0,8 mg. 100 g -1 żelaza. Bulwy batata są również bogatym źródłem skrobi, białka, włókna surowego oraz witaminy C (Sawicka i wsp., 2000). Wzmożone zainteresowani naukowców wykorzystaniem ekstraktów roślinnych, jako źródła substancji o charakterze bakteriobójczym lub grzybobójczym, skłoniły do przeanalizowania wpływu bulw batatów na wzrost grzybów pleśni. Aktywności przeciwdrobnoustrojowe wykazano w przypadku licznych ekstraktów roślinnych: macierzanki, lawendy, cząbru, cynamonu, czarnuszki, jodły, bylicy, czosnku, cebuli, bazylii i

4 wielu innych (Kunicka-Styczyńska i Maroszyńska, 2012), (Wang i wsp., 2012), (Li i wsp., 2007). Bulwy i liście batatów nie były w tym zakresie tematem badań prezentowanych w literaturze polskiej. Cel W niniejszej pracy podjęto próbę określenia wpływu miąższu oraz wodnych ekstarktów bulw batatów na aktywność metaboliczną pleśni Penicillium sp. Aktywność metaboliczną oceniano jako zdolność do wzrostu na podłożu agarowym zawierającym ekstrakt wodny z batatów oraz miąższ batatów. Materiały i metody Do badań wykorzystano bulwy batata odmiana Satsumaimo, pochodzące z uprawy polowej, przeprowadzonej w latach 2011 w miejscowości Żyznów, w powiecie strzyżowskim, na glebie kompleksu pszennego wadliwego, o lekko kwaśnym odczynie (6,1 ph w 1n KCl) Po zbiorze bulwy batata były przechowywane w chłodni w temperaturze 15 0 C i wilgotności względnej powietrza około 90% przez okres 6 miesięcy. 100 gram bulw batatów rozdrobniono do postaci miąższu, a następnie zawieszono w 200ml wody destylowanej. Przygotowaną zawiesinę wytrząsano na wytrząsarce przez 30 min przy prędkości 150 obr/min, następnie ekstrakt przesączano przez filtr bibułowy o gramaturze 103g/m 2. Po przefiltrowaniu wodny ekstrakt dodatkowo filtrowano przez filtr strzykawkowy o wielkości porów 0,22µl. Badania wpływu batatów na aktywność grzybów pleśni wykonano w następujący sposób: do sterylnych płytek Petriego dodawano a) 1ml b) 2ml ekstraktu wodnego c) 1g d) 3 g miąższu batatów. Płytki zalewano pożywką agarową o składzie 20g agaru i 5g maltozy. Na przygotowane podłoża naszczepiano centralnie inokulum grzybni testowej Penicilium sp. wyizolowaną z produktów spożywczych i oznaczoną na podstawie klucza (Fassatiova, 1983). Doświadczenie prowadzono w termostacie w temperaturze 21 C i wilgotności względnej 65%. Wzrost grzybni na podłożu określano poprzez pomiar liniowy średnicy kolonii w dwóch prostopadłych względem siebie kierunkach i odnoszono do pomiaru wzrostu grzybni w próbkach kontrolnych, nie zawierających ekstraktu i miąższu batatów. Każdą próbę przeprowadzano w trzech powtórzeniach. Wyniki Ocenę wpływu batatów na aktywność metaboliczną grzybów pleśni dokonano jako stopień stymulacji lub zahamowania wzrostu grzybni rosnącej na podłożu z batatem oraz jego

5 ekstraktem wodnym, w odniesieniu do próby kontrolnej nie zawierającej miąższu lub wodnego ekstraktu. Pomiar średnicy grzybni dokonywano co dwa dni, do momentu gdy próba kontrolna całkowicie porosła płytkę Petriego (Ø 9cm). Wyniki pomiarów przedstawiono w tabeli (Tab. 1) oraz na wykresie (Ryc. 1). Uzyskane rezultaty wskazują, że miąższ batatów jest dobrym stymulatorem wzrostu grzyba, w przeciwieństwie do ekstraktu wodnego, który działa hamująco na wzrost. W ósmym dniu hodowli zaobserwowano całkowite porośnięcie płytki przez badany grzyb rosnący na podłożu z miąższem batatów (3g), w tym samym czasie średnica grzybni w próbie kontrolnej wynosiła 5,82 cm. W próbkach z wodnym ekstraktem średnica kolonii grzybni zmierzona w tym samym czasie hodowli wynosiła 4,20 cm dla próby z dodatkiem 1ml ekstraktu i 4,02 cm w próbie zawierającej 2 ml ekstraktu. Doświadczenie zakończono w 12. dniu trwania hodowli, zaobserwowano wówczas całkowite porośnięcie płytki przez grzybnię kontrolną. Przedstawione wynik stanowią wstępny obraz badań nad jakością batatów oraz oceną substancji będących moderatorem wzrostu mikroorganizmów. Uzyskane rezultaty wskazują z jednej strony, że bataty są dobrymi stymulatorami wzrostu grzyba, co związane jest z obecnością w ich składzie chemicznym dużej zawartości związków takich, jak skrobia, cukry redukujące, związki mineralne (Krochmal-Marczak i Sawicka, 2011a), z drugiej zaś strony mogą być inhibitorami wzrostu mikroorganizmów, co związane jest z niezidentyfikowanymi dotychczas substancjami wchodzącymi w skład bulw batatów. Przeprowadzony przegląd literatury wskazuje, że bataty nie są w Polsce tematem głębszych analiz. Większość prac badawczych dotyczy sposobu uprawy batata w warunkach klimatyczno glebowych Polski (Krochmal-Marczak i Sawicka, 2011b) oraz wartości odżywczej bulw i liści batatów (Sawicka i wsp. 2004), (Krochmal-Marczak i Sawicka, 2011). Ocena aktywności grzybo- i bakteriobójczej surowców roślinnych była badana przez wielu autorów (Naidu 2000, Hshieh i wsp. 2001, Yin i wsp. 1997). Wysokie właściwości biobójcze ekstraktów z czosnku i cebuli w stosunku do grzybów Aspergillus niger i bakterii Staphylococus aureus uzyskał w swoich badaniach Bankeblia (2004). Autor porównywał różne koncentracje wyciągów z czosnku i cebuli, jako stymulatory wzrostu grzybów i bakterii. Właściwości przeciwdrobnoustrojowe wykazano również w przypadku owoców Solanum torvum (Chah i wsp. 1999) oraz owoców Ferula gummosa (Ghasemi i wsp. 2005). Badanie wpływu batatów na aktywność metaboliczną grzybów jest zagadnieniem mało rozpoznanym, które wydaje się być kierunkiem dającym możliwości wykorzystania tych surowców roślinnych w opracowaniu metod ograniczania wzrostu mikroorganizmów.

6 Wnioski 1. Miąższ i ekstrakt wodny z bulw batatów, odmiany Satsumaimo wpływają na metabolizm Penicillium sp. poprzez hamowanie lub stymulację wzrostu. 2. Miąższ bulw batatów stymuluje komórki grzyba do intensywnego wzrostu, zaś ekstrakty wodne działają inhibująco na wzrost grzyba na podłożu agarowym. 3. Ekstrakty wodne z batatów mogą być w przyszłości wykorzystywane do produkcji preparatów, stosowanych do zwalczania mikroorganizmów. Spis piśmiennictwa 1. Bankeblia N., 2004, Antimicrobial activity of Essentials oil extracts of various onions (pallium cepa) and garlic (Allium sativum), Lebensmittel-Wissenschaft und Technologie, 37, Chah F.K., Muko K.N., OboegbulemS.I., 1999, Antimicrobial activity of methanolic extract of Solanum torvum fruit, Fitoterapia, 71, Fassatiova O., Grzyby mikroskopowe w mikrobiologii technicznej, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa Ghasemi Y., Faridi P., Mehregan I., Mohagheghzadeh A., 2005, Ferula gummosa fruits: an aromatic antimicrobial agent, Chemistry of Natural Compounds, Vol. 41, Nr 3, Hshieh P.C., Mau J.L., Huang S.H., 2001, Antimicrobial effect of various combination of plant extracts, Food Microbiology, 18, Krochmal-Marczak B., Sawicka B., 2011, Wartość odżywcza bulw batata uprawianego w systemie ekologicznym, Materiały Ogólnopolskiej Konferencyjne Ekologicznej pt.: Perspektywy rozwoju ekologicznej produkcji ogrodniczej, Skierniewice 2011, Krochmal-Marczak B., Sawicka B., Uprawa batata Ipomoea batatas [L. (lam.)] w warunkach południowo-wschodniej Polski. [w:] Kondracki S., Skrzyczyńska J., Zarzecka K. (red.). Współczesne dylematy polskiego rolnictwa, Wydawnictwo PSW JPII w Białej Podlaskiej 2011a, Krochmal-Marczak B., Sawicka B., 2011b, Batat jako ciekawe warzywo dla gospodarstw ekologicznych Materiały Ogólnopolskiej Naukowej Konferencji Ekologicznej. pt,,perspektywy rozwoju ekologicznej produkcji ogrodniczej, Skierniewice 2011, Kunicka-Styczyńska A., Maroszyńska M., 2012, Aktywność olejków eterycznych wobec pleśni Aspergillus niger, Ochrona przed korozją 9s/A/2012,

7 10. Li S., Freitag C., Morrell J.J., 2007, Preventing fungal attack of freshly sawn lumber using cinnamon extracts, Materiały z Konferencji International Research Group, Documents Naidu A.S., 2000, Natural food antimicrobial systems, Boca Raton, FL: CRC Press. 12. Sawicka B., Pszczółkowski P., Mikos-Bielak M., 2000, Biologiczna wartość bulw Ipomoea batatas (L.) Lam. w warunkach Lubelszczyzny, Rocznik AR w Poznaniu 2000, 323 (31/1), Ogrodnictwo: Sawicka B., Pszczółkowski P., Krochmal-Marczak B., 2004, Jakość bulw Ipomoea batatas [L.] Lam. uprawianych w warunkach nawożenia azotem. Annales UMCS, E-59 (3), Wang Y., Jeffrey J., M., Chang J., Zhang B., Karchesy J. 2012, Antifungal properties of essentials oils against Wood stain and molds, Ochrona przed korozją 9s/A/2012, Yin M.C., Tsao S.M., 1997, Inhibitory effect of seven Allium plants upon the Aspergillus species, International Journal of Food Microbiology, 49,

8 Rys. 1 Wzrost grzybni na podłożu z miąższem i ekstraktem wodnym bulw batatów Fig. 1 Mycelial growth on the surface with the addition of pulp and water extract of sweet potato tubers Objaśnienia: Ex 1ml (ekstrakt 1ml), Ex 2ml (ekstrakt 2ml), M 1g (miąższ 1g), M 3g (miąższ 3g), K (próba kontrolna).

9 Tab. 1 Pomiar średnicy wzrostu grzybni Tab. 1 Measuring of the diameter mycelial growth Czas pomiar 1ml ekstraktu wodnego z batatów 2ml ekstraktu wodnego z batatów 1g miąższu batatów 3g miąższu batatów Kontrola 2 doba 0,9 cm 1.25 cm 1.90 cm 1.92 cm 1.16 cm 4 doba 1.68 cm 2.40 cm 3.12 cm 4.06 cm 3.08 cm 6 doba 3.12 cm 3.70 cm 5.6 cm 7.6 cm 4.4 cm 8 doba 4.02 cm 4.20 cm 7.4 cm 9 cm 5.82 cm 10 doba 4.79 cm 5.21 cm 8.71 cm cm 12 doba 5.46 cm 6.18 cm 9 cm - 9 cm