CC BY
39
Г v ч' ^
' Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности
АПК-продукты здорового питания, № 1, 2018
УДК 664.8.06
Биоконтроль патогенов свеклы столовой Biocontrol of pathogens of beet roots
Вед. науч. сотрудник T.B. Першакова, ст. науч. сотрудник Г.А. Купин, ст. науч. сотрудник В.В. Лисовой, науч. сотрудник Л.В. Михайлюта, мл. науч. сотрудник М.В. Бабакина
(Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции - филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия») тел. (861) 252-18-41 E-mail:kisp@ku bannet.ru
Leading Researcher T.V. Pershakova, Senior Scientific G.A. Kupin, Senior Scientific V.V. Lisovoy, Scientific L. V. Mikhaylyuta, Junior Scientific M.V. Babakina (Krasnodar Research Institute of Storing and Processing Agricultural Products Branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution «North Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Winemaking») tel. (861) 252-18-41 E-mail: kisp@kubannet. ru
Реферат. Валовые сборы овощей на протяжении последних 10 лет постоянно растут, превышая в настоящее время только в Краснодарском крае более 2 ООО тыс. т в год. При этом более 60 % собранной растениеводческой продукции подлежит краткосрочному или долгосрочному хранению, так как она не может быть переработана или потреблена в период уборки урожая. Свекла столовая -одна из самых распространенных корнеплодных овощных культур не только в России, но и мире. Корнеплоды ее используют в свежем и переработанном виде для приготовления различных блюд. Благодаря наличию легкоусвояемых протеинов, углеводов, незаменимых аминокислот, органических кислот и микроэлементов корнеплоды столовой свеклы являются ценным продуктом питания для людей всех возрастных групп. С точки зрения технологии хранения корнеплоды свеклы столовой входят в группу растительного сочного сырья, особенностью которого является содержание большого количества влаги, обусловливающей подверженность микробиологической порче, которая является основной причиной потерь при хранении. Определены оптимальные параметры обработки биопрепаратом, позволяющие подавить развитие патогенов корнеплодов свеклы столовой. В опытах in vitro определено воздействие биопрепарата «Вактофнт», проявляющего наибольшие антагоннстнческие свойства по отношению к патогенам корнеплодов свеклы столовой. В опытах in vivo установлены закономерности развития микроорганизмов - активных агентов биопрепаратов и микроорганизмов патогенов, вызывающих заболеваемость свеклы столовой при различных температурах. Установлено, что в целях ингибированпя заболеваний, вызываемых патогенными микроорганизмами, целесообразна обработка биопрепаратом при температуре +25 °С, выдержка в течение 48-72 ч при данной температуре, охлаждение до температуры +2 °С с последующей закладкой на хранение.
Summary. Gross gathering vegetables over the last 10 years constantly grow, exceeding only in Krasnodar Krai more than 2 000 thousand tons a year now. At the same time, more than 60% of collected crop production can be is subject to short-term or long-term storage, can't be so processed or consumed during harvesting. A beetroot - one of the most widespread rhizocarpous vegetable cultures not only in Russia, but also the world. Root crops use it in the fresh and processed look for preparation of various dishes. Thanks to existence of digestible proteins, carbohydrates, irreplaceable amino acids, organic acids and minerals root crops of a beetroot are valuable food product for people of all age groups. From the point of view of technology of storage, root crops of a beetroot enter into group of vegetable juicy raw materials which feature is the content of a large amount of moisture causing susceptibility to microbiological damage which is the main reason for losses at storage. Optimal parameters of processing by biological preparation, allowing to suppress development of pathogens of root crops of beet of dining room are determined. In experiments in vitro, a biopreparation with «Bactofit» has been revealed which exhibits the greatest antagonistic properties with respect to the roots of the beetroot roots of the. In experiments in vivo, the patterns of development of microorganisms - active agents of biological preparations and microorganisms of pathogens causing the incidence of beet roots at different temperatures were established. It has been established that in order to inhibit diseases caused by pathogenic microorganisms it is expedient to treat with biological preparation at a temperature of +25 °C, hold for 48-72 hours at this temperature and then cool down to a temperature of +2 С with subsequent storage.
(0 Першакова T.B., Купин Г.А., Лисовой В.В., Михайлюта Л.В., Бабакина М.В., 2018
Ключевые слова: биоконтроль, патогены, биопрепараты, свекла столовая, ингибированне заболеваний, хранение.
Keywords: biocontrol, pathogens, biological preparations, beetroot, disease inhibition, storage.
Валовые сборы овощей на протяжении последних 10 лет постоянно растут, превышая в настоящее время только в Краснодарском крае более 2 ООО тыс. т в год. При этом более 60 % собранной растениеводческой продукции подлежит краткосрочному или долгосрочному хранению, так как она не может быть переработана или потреблена в период уборки урожая [1, 2].
Таким образом, сохранение в межсезонный период товарного качества и пищевой ценности сельскохозяйственной продукции - актуальная задача, решение которой возможно за счет совершенствования существующих и разработки новых технологий хранения.
Ценность корнеплодных овощей для рациона человека обусловлена богатым и разнообразным химическим составом, включающим сахара, минеральные вещества, пищевые волокна, ферменты, витамины и др.
Свекла столовая - одна из самых распространенных корнеплодных овощных культур не только в России, но и мире. Корнеплоды ее используют в свежем и переработанном виде для приготовления различных блюд. Благодаря наличию легкоусвояемых протеинов, углеводов, незаменимых аминокислот, органических кислот и микроэлементов корнеплоды столовой свеклы являются ценным продуктом питания для людей всех возрастных групп [3].
С точки зрения технологии хранения корнеплоды свеклы столовой входят в группу растительного сочного сырья, особенностью которого является содержание большого количества влаги, обусловливающей подверженность микробиологической порче, которая является основной причиной потерь при хранении.
На поверхности корнеплодных овощей присутствует значительное количество микроорганизмов. Естественные эпифиты представлены бактериями, дрожжами и плесневыми грибами. Обсемененность поверхности свеклы столовой составляет от 103 до 105 КОЕ/г [4].
В значительном количестве на поверхности корнеплодов свеклы столовой находятся бактерии родов Bacillus и Clostridium. Из представителей рода Bacillus встречаются следующие виды: В. subtilis, В. mesentericus, В. megaterium и В. mycoid.es. Плесневые грибы представлены большим разнообразием родов: Alternaria, Aspergillus, Clagosporium, Mucor, Rhizopus, Pénicillium, Fusarium, Sclerotinia и Botrytis и др. Для корнеплодов свеклы столовой характерными заболеваниями являются грибные, бактериальные и не паразитарные. Из грибных болезней наиболее распространены: бурая гниль (возбудитель Rhizoctonia solani), белая гниль (возбудитель Sclerotinia sclerotiorum), серая гниль (возбудитель Botrytis cinerea) и ка-гатная гниль, вызываемая комплексом различных микроорганизмов.
Предотвратить развитие заболеваний, вызываемых патогенными микроорганизмами можно, используя различные способы, но наиболее экологичными по сравнению с традиционными химическими и физическими способами является биологический способ ингибирования развития фитопатогенных микроорганизмов.
Проведенный анализ российских и зарубежных биопрепаратов, представленных на рынке, позволяет сделать вывод о том, что особый интерес для дальнейших исследований представляют препараты, созданные на основе бактерий Bacillus subtilis, одного из наиболее продуктивных микроорганизмов по синтезу антибиотиков - антогонистов для широкого спектра патогенов. Учитывая эффективность и стоимость биопрепаратов, для исследований были выбраны биопрепараты российских производителей: «Экстрасол», «Витаплан», «Гамаир», «Бактафит» и «Алирин», активным агентом которых являются различные штаммы бактерий Bacillus subtilis.
Цель исследования - определение оптимальных параметров обработки биопрепаратом, позволяющих максимально эффективно подавить развитие патогенов корнеплодов свеклы столовой.
В процессе исследования решались следующие задачи:
- в опытах in vitro выявить биопрепараты, проявляющие наибольшие антагонистические свойства по отношению к патогенам корнеплодов свеклы столовой;
- в опытах in vivo установить закономерности развития микроорганизмов -активных агентов биопрепаратов и микроорганизмов патогенов, вызывающих заболеваемость свеклы столовой при различных температурах.
Микробиологические исследования проводили в соответствии с ГОСТ 2666985, 10444.15-94, 31904-2012, 10444.12-2013.
Объекты исследования: корнеплоды свеклы столовой сорта Ронда; биопрепараты «Экстрасол», «Алирин», «Бактофит», «Витаплан», «Гамаир», патогены Sclerotinia sclerotiorum, Alternaría radicina, Botrytis cinerea, Fusarium auenaceum, Rhizoctonia solani.
Грибковые патогены были выделены из пораженных корнеплодов овощей и культивированы на среде Сабуро при +(27+1) °С в течение 14 сут. Споры патогенных грибов были получены путем промывания выращенных культур плесневых грибов стерильной дистиллированной водой, содержащей 0,05 % Твин-80. Суспензии фильтровали через три слоя стерилизованной марли и доводили до концентрации 1хЮ7 спор/мл. Учет количества спор производили с помощью камеры Горяе-
Исследуемые биопрепараты культивировали на питательных средах: питательном бульоне (для накопления культуры) и агаре, приготовленном из сухого питательного бульона с добавлением 1 % глюкозы (для подготовки агаровых блоков). Посевной материал выращивали в течение 48 ч, доводили количество клеток до концентрации 1х Ю7 КОЕ/мл.
Исследования in vitro антагонистических свойств биопрепаратов в отношении патогенов осуществляли методом агаровых блоков.
Динамику развития популяций биопрепаратов и патогенов исследовали в срезах корнеплодов свеклы столовой при +25 °С в течение 7 сут и при +2 °С в течение 14 сут. Для исследований отбирали корнеплоды овощей без механических повреждений и признаков поражения Каждую обработку повторяли три раза. Эксперимент был проведен дважды (таблица).
Таблица
Антагонистическая активность биопрепаратов по отношению к патогенам корнеплодов свеклы столовой
Патоген Биопрепарат, штамм Bacillus subtilis / зона задержки роста, мм
Экстрасол 4-13 Алирин В-10 ВИЗР Бактофит ИПМ 215 Витаплан ВКМ В-2604D+BKM В-2605 D Гамаир М-22 ВИЗР
Sclerotinia sclerotiorum 2Д 1,3 2,5 2,1 1,7
Alternaria radicina 2,0 1,4 4,0 3,7 2,1
Botrytis cinerea 1,8 1,0 3,5 3,2 2,8
Fusarium aven-aceum 1,2 1,6 1,8 2,1 1,5
Rhizoctonia solani 1,4 1,5 3,2 2,1 2,0
Из представленных в таблице данных можно сделать вывод о том, что все биопрепараты в большей или меньшей степени вызывают задержку роста исследуемых патогенов. Наибольшую активность в отношении патогенов, вызывающих заболевания, характерные для свеклы столовой, проявляет биопрепарат «Бактофит». Дальнейшие исследования в опытах in vivo проводились с этим биопрепаратом.
На следующем этапе исследований был проведен сравнительный анализ динамики роста популяции клеток биопрепарата «Бактофит» и патогенов, вызывающих заболевания корнеплодов свеклы столовой, в зависимости от температуры хране-
Динамика популяции исследуемых микроорганизмов в срезах корнеплодов свеклы столовой при +25 °С в течение 14 сут хранения представлена на рис. 1.
СО
и
Он О
W
О «
оо о
н-1
А Бактофит
Sclerotinia sclerotiorum
Botrytis cinerea _i_i_i_i_-_i_i_
2 4 6 8 10 12 Время после инокуляции, суток
14
Рис. 1. Динамика популяции исследуемых микроорганизмов в срезах корнеплодов свеклы столовой при +25 °С в течение 14 сут хранения
Динамика популяции исследуемых микроорганизмов в срезах корнеплодов свеклы столовой при +2 °С в течение 35 сут хранения представлена на рис. 2.
со CD
а о
W О X
so о н!
Бактофит
Sclerotinia sclerotiorum Botrytis cinerea
— ■-_ ■
5 10 15 20 25 30 Время после инокуляции, суток
35
Рис. 2. Динамика популяции исследуемых микроорганизмов в срезах корнеплодов свеклы столовой при +2 °С в течение 35 сут хранения
В образцах с популяцией клеток биопрепарата «Бактофит», внесенных в надрез в количестве 5х10б КОЕ/срез, их концентрация увеличилась через 14 сут до 3х 108 КОЕ/срез при +25 °С и до 1,5* 108 КОЕ/срез через 35 сут при +2 °С.
В образцах с Sclerotinia sclerotiorum, внесенных в количестве 5,2х Ю6 КОЕ/ срез, концентрация клеток увеличилась через 14 сут до 6х 107 КОЕ/срез при +25 °С и до 3х 107 КОЕ/срез через 35 сут при +2 °С.
В образцах, зараженных популяцией бактерий Botrytis cinerea, внесенных в количестве 5х10б КОЕ/срез, их концентрация увеличилась через 14 сут до 4,2х 108 КОЕ/срез при +25 °С и Iх 108 КОЕ/срез через 35 сут при +2 °С.
Анализ полученных данных позволяет сделать вывод о том, что при температуре +25 °С скорость роста клеток биопрепарата «Бактофит» на корнеплодах свеклы столовой на первом этапе хранения превышает скорость роста популяций Sclerotinia sclerotiorum и Botrytis cinerea. На 4-е сут хранения рост клеток препарата замедляется. Данный факт позволяет предполагать целесообразность обработки корнеплодов свеклы столовой биопрепаратом «Бактофит», который на первом этапе хранения в силу более интенсивного роста создает конкуренцию некоторым патогенам в борьбе за выживаемость.
При температуре +2 °С на первом этапе хранения количество клеток биопрепарата «Бактофит» изменяется незначительно, но после 15 сут хранения скорость роста популяции увеличивается. К концу 35 сут хранения количество клеток биопрепарата «Бактофит» превышает величину популяций Botrytis cinerea и Sclerotinia sclerotiorum.
Таким образом, наибольшую антагонистическую активность по отношению к патогенным микроорганизмам, вызывающим заболевания, характерные для свеклы столовой, проявляет биопрепарат «Бактофит».
Проведенные исследования динамики роста популяции клеток биопрепарата «Бактофит» и патогенов, вызывающих заболевания корнеплодов свеклы столовой, в зависимости от температуры хранения позволили сделать вывод о том, что в целях ингибирования заболеваний, вызываемых патогенными микроорганизмами, целесообразна обработка биопрепаратом при температуре +25 °С, выдержка в течение 48-72 ч при данной температуре и последующее охлаждение до температуры +2 °С.
ЛИТЕРАТУРА
1. Симаков, Г.А. Развитие агропромышленного комплекса в Краснодарском крае [Текст] / Г.А. Симаков // Молодой ученый. - 2017. - № 29. - С. 59-62. 2. Аисовой, В.В. Анализ сегмента рынка хранения фруктов [Текст] / В.В. Лисовой, Д.В. Кабалина, Т.В. Першакова, Г.А. Купин / / Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК - продукты здорового питания,- 2017. - № 5 (19). -С. 39-44.
3. Гораш, Е.Ю. Исследование качества, безопасности и состава биологически активных веществ столовой свёклы [Электронный ресурс] / Е.Ю. Гораш, Г.А. Купин, Е.П. Викторова [и др.] / / Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) .- 2015,- № 09 (113). Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2015/09/ pdf/48.pdf, 0,688 у.п.л.
4. Панасенко, Е.Ю. Исследование влияния электромагнитного поля на видовой состав микрофлоры столовой свеклы [Электронный ресурс] / Е.Ю. Панасенко, В.Н. Алешин, М.В. Бабакина // Электронный сборник материалов III Всерос. науч,-практ. конф. молодых ученых и аспирантов «Научное обеспечение инновационных технологий производства и хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции». - Краснодар,- 2016 .- С. 207-210.
REFERENCES
1. Simakov, G.A. Development of agro-industrial complex in Krasnodar Krai [Text] / G.A. Simakov//the Young scientist. - 2017. - No. 29. - Page 59-62.
2. Lisova, V.V. The analysis of a segment of the market of storage of fruit [Text] / V.V. Li owl, D.V. Kabalina, T.V. Pershakova, G.A. Kupin//Technologies of food and processing industry of agrarian and industrial complex - products of healthy food. - 2017. - No. 5 (19). - Page 39-44.
3. Gorash, E.Yu. Issledovaniye of quality, safety and composition of biologically active agents of a beetroot [An electronic resource] / E.Yu. Gorash, G.A. Kupin, E.P. Viktorova [etc.]//Polythematic network online scientific magazine of the Kuban state agricultural university (Scientific magazine of KUBGAU).-2015.- No. 09 (113). Access mode: http://ej.kubagro.ru/2015/09/pdf/48.pdf, 0,688 at. item of 1.
4. Panasenko, E.Yu. Issledovaniye of influence of the electromagnetic field on specific structure of microflora of a beetroot [An electronic resource] / E.Yu. Panasenko, V.N. Alyoshin, M.V. Babakina//Electronic collection of materials III Vseros. науч. -практ. конф. young scientists and graduate students "Scientific providing innovative production technologies and storage of agricultural and food products". - Krasnodar. -2016.-Page 207-210.
