WPŁYW STOSOWANIA CHITOZANU O RÓśNYM CIĘśARZE CZĄSTECZKOWYM NA PLONOWANIE, JAKOŚĆ ORAZ ZAWARTOŚĆ POLIFENOLI W OWOCACH TRUSKAWKI ODMIANY SENGA SENGANA

Transkrypt

1 ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2009 z. 536: WPŁYW STOSOWANIA CHITOZANU O RÓśNYM CIĘśARZE CZĄSTECZKOWYM NA PLONOWANIE, JAKOŚĆ ORAZ ZAWARTOŚĆ POLIFENOLI W OWOCACH TRUSKAWKI ODMIANY SENGA SENGANA Ireneusz Ochmian, Józef Grajkowski, Joanna Popiel, Maria Krystyna Ostrowska Katedra Sadownictwa, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Szczecin Wstęp Powszechne stosowanie chemicznych środków ochrony roślin jest jedną z przyczyn degradacji środowiska. Jedną z substancji wykorzystywanych w uprawach jest chitozan, całkowicie bezpieczny dla środowiska, nietoksyczny i biodegradowalny związek pochodzenia naturalnego, otrzymywany w wyniku deacetylacji chityny pozyskiwanej z pancerzy skorupiaków morskich [MAJETI, KUMAR 2000]. Stosowany w uprawach ogrodniczych ogranicza rozwój chorób [SANIEWSKA 2001], stymuluje wzrost i rozwój roślin [OHTA i in. 2004]. Aktywność biologiczna tego biopolimeru niewątpliwie uzaleŝniona jest od jego cięŝaru cząsteczkowego [STARTEK i in. 2005]. Celem podjętych badań było określenie wpływu chitozanu o róŝnym cięŝarze cząsteczkowym na plon, zdrowotność oraz jakość owoców truskawki odmiany Senga Sengana. Materiał i metody badań Doświadczenie przeprowadzono w latach w Katedrze Sadownictwa Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie. Sadzonki frigo odmiany Senga Sengana posadzono wiosną 2006 roku na wałach w rozstawie cm, w trzech powtórzeniach, po 20 roślin na poletku, w układzie podbloków losowych, które nawadniano i nawoŝono za pomocą linii kroplującej typu T-Tape. Zastosowano nawóz wieloskładnikowy (Agrasol F - 13% N, 5% P 2 O 5, 28% K 2 O, 2% CaO i mikroelementy), rozpuszczalny w wodzie, w dawce 385 kg, tak aby rośliny otrzymały azot w ilości 50 kg N ha -1. Truskawki traktowano chitozanem o cięŝarze cząsteczkowym 3000, 5000, i g mol -1. Corocznie opryskiwano te same rośliny 0,2% roztworem do pełnego zwilŝenia liści. Opryski przeprowadzano na początku wegetacji, trzykrotnie w okresie kwitnienia oraz trzykrotnie w okresie owocowania. W trakcie trwania doświadczenia nie stosowano innej ochrony chemicznej roślin. Na wszystkich poletkach objętych doświadczeniem, corocznie określano masę plonu ogólnego oraz masę jednego owocu, jędrność owoców oraz udział owoców poraŝonych przez szarą pleśń w ogólnej liczbie owoców (%). W owocach świeŝych oznaczano ekstrakt ogólny (PN-90/A-75101/02), kwasowość ogólną potencjometrycznie (PN-90/A-75101/04), zawartość witaminy C

2 156 I. Ochmian i inni metodą jodometryczną, zawartość polifenoli metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) w przedziale nm. Uzyskane wyniki opracowano za pomocą jednoczynnikowej analizy wariancji, a uzyskane średnie weryfikowano testem Duncan a, przy poziomie α = 0,05. Wyniki i dyskusja W wyniku przeprowadzonego doświadczenia stwierdzono istotny wpływ stosowania chitozanów na plonowanie oraz jakość owoców truskawki odmiany Senga Sengana. Chitozan o niŝszej masie cząsteczkowej (3000, 5000 i g mol -1 ) poprawił plonowanie roślin w stosunku do kontroli. Najwięcej owoców zebrano z roślin opryskiwanych roztworem chitozanu o masie cząsteczkowej g mol -1. Chitozan 5000 i g mol -1 wpłynął równieŝ na wytworzenie przez rośliny owoców większych i jędrniejszych, zwłaszcza na początku owocowania. Znacznie większą jędrność owoców truskawki po zastosowaniu chitozanu stwierdził równieŝ HERNÁNDEZ-MUŃOZ i in. [2006]. Silna infekcja roślin spowodowana przez Botrytis cinerea moŝe spowodować straty w plonie dochodzące do 80% [SAS-PIOTROWSKA, PIOTROWSKI 2001]. Tabela 1; Table 1 Plon, jędrność oraz masa 100 owoców truskawki odmiany Senga Sengana w zaleŝności od zastosowanych chitozanów (średnia z lat ) Yield, firmness and mean weight of 100 strawberry fruits of the cultivar Senga Sengana depending on the used chitosans (average for the years ) Wyszczególnienie Specification kontrola control CięŜar cząsteczkowy chitozanu Molecular weight of chitosan (g mol -1 ) Suma plonu z 1 rośliny; Total yield from plant (g) 326 a 388 b 411 b 456 c 331 a Masa 100 owoców; Mean weight of 100 fruits (g) 728 a 765 a 833 b 791 b 745 a Jędrność owoców; Fruit firmness (G mm -1 ) 148 a 157 a 199 c 178 bc 166 ab % owoców poraŝonych szarą pleśnią % of fruits infected with grey mould Objaśnienie; Explanation: średnie oznaczone tą samą literą nie róŝnią się istotnie (5%), test t-duncana; the means marked with the same letter not differ significantly at 5% level of significance, Duncan t-test Opryskiwanie roślin roztworem chitozanów zmniejszyło równieŝ stopień poraŝenia roślin przez szarą pleśń. Najlepsze efekty uzyskano stosując chitozan i g mol -1 - owoców uszkodzonych było ok. 20%, a z kombinacji kontrolnej - ponad 50%. CHAIPRASART i in. [2006] zaobserwowali mniejsze występowanie szarej pleśni w trakcie przechowywania owoców tych truskawek, które zostały potraktowane chitozanem. Tabela 2; Table 2 Skład chemiczny owoców truskawki odmiany Senga Sengana w zaleŝności od zastosowanych chitozanów (średnia z lat ) Chemical composition of strawberry fruits of the cultivar Senga Sengana depending on the used chitosans (average for the years ) Wyszczególnienie CięŜar cząsteczkowy chitozanu Molecular weight of chitosan

3 WPŁYW STOSOWANIA CHITOZANU O RÓśNYM CIĘśARZE Specification (g mol -1 ) kontrola control Ekstrakt; Soluble solids (%) 9,15 a 9,60 b 9,75 b 8,95 a 9,55 b Kwasowość (g kwasu cytrynowego 100 g -1 ) Titratable acidity (g citric acid 100 g -1 ) 0,98 a 1,05 a 0,95 a 1,08 a 1,12 a Witamina C; Vitamin C (mg 100 g -1 ) 27,1 a 28,5 a 26,8 a 21,6 a 24,0 a N-NO 3 (mg 100 g -1 ) 25 a 27 a 19 a 23 a 31 a Zawartość polifenoli w owocach truskawki (mg 100 g -1 świeŝej masy) Phenolics composition of strawberry fruits (mg 100 g -1 fresh matter) Wyszczególnienie Specification kontrola control Tabela 3; Table 3 CięŜar cząsteczkowy chitozanu Molecular weight of chitosan (g mol -1 ) Cyjanidyno-3-glukozyd; Cyanidin-3-glucoside 1,36 1,65 2,12 2,23 2,17 Pelargonidyno-3-glukozyd; Pelargonidin-3-glucoside 19,38 21,73 33,73 31,58 29,29 Pelargonidyno-3-rutynozyd; Pelargonidin-3-rutinoside 1,05 1,27 2,20 1,73 1,58 Pelargonidyno-3-glukozydo-malonyl Pelargonidin-3-glucoside-malonyl 3,66 4,10 7,67 6,67 6,61 Antocyjany; Anthocyanins 25,45 28,75 45,72 42,21 39,65 Kempferol-3-glukozyd; Kaempferol 3-glucoside 0,45 0,37 0,33 0,44 0,44 Kwercetyno-3-glukozyd; Quercetin-3-glucoside 5,31 5,56 3,35 4,95 5,31 Kwercetyno-3-glukuronoid; Quercetin-3-glucuronide 0,05 0,12 0,33 0,23 0,21 Flawonole; Flavonols 5,81 6,05 4,01 5,62 5,96 Glukozyd-kwasu p-kumarowego p-coumaric acid glucoside 1,20 1,34 2,38 2,69 1,73 Kwas elagowy; Ellagic acid 0,64 0,78 0,82 1,03 1,11 Glukozyd kwasu elagowego; Ellagic acid glucoside 0,63 0,71 0,89 1,02 0,98 (+)Katechina; (+)Catechin 4,93 5,53 4,56 4,93 4,97 Suma; Total 38,66 a 43,16 a 58,36 b 57,50 b 54,40 b Poza plonem, który jest jednym z czynników determinujących opłacalność produkcji, istotne znaczenie ma równieŝ jakość owoców, o której decydują ich wielkość, jędrność oraz skład chemiczny [PELAYO i in. 2003]. Przeprowadzone badania nie wykazały istotnych róŝnic w zawartości kwasów, witaminy C oraz azotanów w badanych owocach. ABBY i in. [2007] w owocach tej samej odmiany określił zawartość witaminy C na poziomie 34 mg 100 g -1 świeŝych owoców. Stwierdzono natomiast większą zawartość ekstraktu w owocach zbieranych z roślin opryskiwanych chitozanem 3000, 5000 i g mol -1 (9,55-9,75%). Stosowanie preparatu Biochikol 020PC, którego substancją aktywną jest chitozan, spowodowało wzrost zawartości ekstraktu w owocach kilku odmian malin [GRAJKOWSKI, OCHMIAN 2007]. Zastosowanie chitozanu o masie cząsteczkowej 5000, i g mol -1 podniosło zawartość polifenoli od 40 do 50% w stosunku do kontroli. W owocach, które opryskiwano chitozanem o większym cięŝarze cząsteczkowym suma polifenoli wynosiła od 54 do 58 mg 100 g -1 świeŝej masy, z czego większość stanowiły antocyjany (39,6-45,7 mg 100 g -1 ). WyŜsze o ok. 20% ilości antocyjanów w owocach

4 158 I. Ochmian i inni truskawki odmiany Senga Sengana stwierdzili ABBY i in. [2007]. Spośród zidentyfikowanych polifenoli najwięcej, ponad 50%, stanowił pelargonidyno-3- glukozyd, od 19,38 (kontrola) do 33,73 mg 100 g -1 (chitozan 5000 g mol -1 ). Podobne ilości tego związku w owocach truskawki odmiany Senga Sengana stwierdzili SKUPIEŃ i OSZMIAŃSKI [2007]. Wnioski 1. Stwierdzono lepsze plonowanie roślin opryskiwanych chitozanem o masie cząsteczkowej g mol -1. Ponadto owoce traktowane chitozanem 5000 i g mol -1 były zdecydowanie największe i najjędrniejsze. 2. Owoce truskawki odmiany Senga Sengana opryskiwane wodnym roztworem chitozanów o masie cząsteczkowej 3000, 5000, i g mol -1 były mniej poraŝane przez szarą pleśń. 3. Nie stwierdzono wpływu zastosowanych chitozanów na zawartości kwasów, witaminy C oraz azotanów w owocach. Stwierdzono jednak większą zawartość ekstraktu w owocach zbieranych z roślin opryskiwanych chitozanem 3000, 5000 i g mol Zastosowanie chitozanów o masie cząsteczkowej 5000, i g mol -1 podniosło zawartość polifenoli od 40 do 50% w stosunku do kontroli. W ogólnej sumie zidentyfikowanych związków ponad 50%, stanowił pelargonidyno-3- glukozyd. Literatura AABY K., WROLSTAD R.E., EKEBERG D., SKREDE G Polyphenol composition and antioxidant activity in strawberry purees; Impact of achene level and storage. J. Agric. Food Chem. 55: CHAIPRASART P., HANSAWASDI C., PIPATTANAWONG N The effect of chitosan coating and calcium chloride treatment on postharvest qualities of strawberry fruit (Fragaria ananassa). Acta Hort. 708: GRAJKOWSKI J., OCHMIAN I Influence of three biostymulants on yielding and fruit quality of three primocane raspberry cultivars. Acta Sci. Pol., Hortorum Cultus 6(2): HERNÁNDEZ-MUŃOZ P., ALMENAR E., OCIO M.J., GAVARA R Effect of calcium dips and chitosan coatings on postharvest life of strawberries (Fragaria ananassa). Postharvest Biology and Technology 39(3): MAJETI N.V., KUMAR R A review of chitin and chitosan applications. Reactive and Functional Polymers 46(1): OHTA K., MORISHIMA S., SUDA K., KOBAYASHI N., HOSOKI T Effects of chitosan soil mixture treatment in the seedlings stage on the growth and flowering of several ornamental plants. J. Jpn. Soc. Hort. Sci. 73: PELAYO C., EBELER S.E., KADER A.A Postharvest life and flavor quality of three strawberry cultivars kept at 5 C in air or air + 20 kpa CO 2. Postharvest Biol.-Tech. 27:

5 WPŁYW STOSOWANIA CHITOZANU O RÓśNYM CIĘśARZE SANIEWSKA A The effect of chitosan on limitation of growth and development of some pathogenic fungi for ornamental plants. Acta Agrobotanica 54: SAS-PIOTROWSKA B., PIOTROWSKI W Wyciągi roślinne w ochronie truskawki (Fragaria vesca L.) przed Botrytis cinerea pers. (Berg.). Rocznik Ochrony Środowiska 3: SKUPIEŃ K., OSZMIAŃSKI J Influence of titanium treatment on antioxidants content and antioxidant activity of strawberries. Acta Sci. Pol., Technol. Aliment. 6(4): STARTEK L., BARTKOWIAK A., SALACHNA P., KAMINSKA M., MAZURKIEWICZ-ZAPALOWICZ K The influence of new methods of corm coating on freesia growth, development and health. Acta Hort. 673: Słowa kluczowe: chitozan, jakość owoców, plon, polifenole, szara pleśń, truskawka Streszczenie W doświadczeniu przeprowadzonym w latach w Katedrze Sadownictwa Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie badano wpływ chitozanów o róŝnym cięŝarze cząsteczkowym (3000, 5000, i g mol -1 ) na plon, zdrowotność oraz jakość owoców truskawki odmiany Senga Sengana. Najwięcej owoców zebrano z roślin opryskiwanych roztworem chitozanu o masie cząsteczkowej g mol -1 (465 g). Chitozan 5000 i g mol -1 wpłynął równieŝ na wytworzenie przez rośliny owoców większych (masa 100 owoców g) i jędrniejszych (199 G mm -1 ). Chitozany zmniejszyły równieŝ stopień poraŝenia owoców przez szarą pleśń. Nie stwierdzono istotnych róŝnic w zawartości kwasów (0,98-1,12 g kwasu cytrynowego 100 g -1 ), witaminy C (21, mg 100 g -1 ) oraz azotanów (19-31 mg 100 g -1 ). Wszystkie zastosowane chitozany wpłynęły na zwiększenie ilości polifenoli. Najwięcej związków polifenolowych stwierdzono w owocach opryskiwanych chitozanem o cięŝarze cząsteczkowym g mol -1 (51 mg 100 g -1 ). THE INFLUENCE OF CHITOSAN APPLICATION OF DIFFERENT MOLECULAR WEIGHT ON YIELDING, QUALITY AND CONTENT OF PHENOLICS IN STRAWBERRY FRUITS OF SENGA SENGANA CULTIVAR Ireneusz Ochmian, Józef Grajkowski, Joanna Popiel, Maria Krystyna Ostrowska Department of Pomology, Westpomerania University of Technology, Szczecin Key words: chitosan, grey mould, fruits quality, polifenols, strawberry, yield Summary The experiment conducted in in the Department of Pomology at the West Pomeranian University of Technology of Szczecin researched the influence of chitosans of different molecular weight (3000, 5000, and g mol -1 ) on yield, fruit health and the quality of strawberry fruits of cultivar Senga Sengana. The biggest number of fruits were harvested from plants after foliar application of chitosan solution

6 160 I. Ochmian i inni of the molecular weight g mol -1 (465 g). Chitosan 5000 and g mol -1 also influenced fruit formation: fruits were bigger (mean weight of 100 fruits ) and firmer (199 G mm -1 ). Chitosans also reduced the degree of fruits infected with grey mould. There was no significant difference in the concentration of acids ( g citric acid 100 g -1 ), vitamin C ( mg 100 g -1 ) and the nitrates (19-31 mg 100 g -1 ). All the used chitosans affected the increase of the number of phenolics. The highest number of phenolic compounds was found in fruits after foliar application of chitosan g mol -1 (51 mg 100 g -1 ). Dr inŝ. Ireneusz Ochmian Katedra Sadownictwa Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny ul Janosika SZCZECIN ochir@o2.pl ireneusz.ochmian@zut.edu.pl