Исследование влияния полифункционального биопрепарата на показатели качества и питательную ценность растений как сырья для производства продуктов питания Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

S3 ^

ф К

■3 !з

¡5 S5

УДК 632.937

doi.org/10.24412/2413-5518-2024-2-47-51

Исследование влияния полифункционального биопрепарата на показатели качества и питательную ценность растений как сырья

для производства продуктов питания

S

Т.А. НУГМАНОВА, д-р техн. наук, профессор ООО «БИОИН-НОВО»

М.Б. МОЙСЕЯК, канд. техн. наук, доцент (e-mail: marina-mgupp@mail.ru), М.В. КАБАРГИНА, аспирант, Е.Ф. ШАНЕНКО, канд. биолог. наук, доцент ФГБОУ ВО «РОСБИОТЕХ»

Введение

В настоящее время сельское хозяйство — это промышленная широкомасштабная отрасль, основной целью которой является обеспечение возрастающих объёмов производства продуктов питания. Её интенсификация невозможна без применения биологических препаратов. За последние 10 лет интенсивность исследований в этой области многократно возросла, и сейчас уже не вызывает сомнений факт преимуществ биопрепаратов для производства продуктов питания, в том числе продукции с маркой «органический продукт». Основной ассортимент биопрепаратов включает в себя биоинсектициды, биофунгициды, биостимуляторы роста, иммуномодуляторы и биоудобрения. Однако задача состоит не только в увеличении продуктивности растений, но и в сохранении и улучшении показателей их питательных свойств, обеспечении биобезопасности продуктов питания. Динамика показателей питательной ценности растений при использовании полифункционального биопрепарата подлежит изучению.

Цель работы — исследовать показатели качества растительного сырья с использованием полифункционального биопрепарата.

Состояние вопроса

Сегодня становится очевидным, что обеспечить продуктами питания возрастающее население планеты невозможно без эффективного сельского хозяйства. Только перевод его в широкомасштабную высокотехнологичную отрасль даст возможность накормить население планеты. В связи с этим стали развиваться инновационные способы выращивания растений как сырья для производства продуктов питания, предназначенным людям и животным. Это и вертикальные фермы, и биовитарии — комплексы безотходного производства растений, совмещающие выращивание растений, животных, переработку органических остатков, утилизацию всех отходов и возврат их в технологический процесс. Воспроизводство происходит в замкнутом пространстве без контакта с окружающей средой и вне зависимости от неё — так, как это предусмотрено, например, в городе будущего «№от» в Саудовской Аравии. Причём все инновационные технологии предполагают существенное снижение применения или полное исключение из агротехнологий химических пестицидов. Это обусловлено и тем, что в последнее время резко изменился климат на планете, ухудшилось состояние почв, их структура,

уменьшилось содержание гумуса, увеличились дозы и агрессивность химических пестицидов, с каждым годом расширяется круг карантинных вредителей. Всё это приводит к снижению качества продуктов питания и крайне отрицательно влияет на здоровье человека, подавляет его иммунитет, вызывая рост количества заболеваний и в последующем осложнений [1, 2].

Биопрепараты, основанные на использовании микроорганизмов — бактерий и грибов, способны решать такие проблемы, что подтверждается существенным ростом количества исследований в области биоинсектицидов, биофунгицидов, биоиммуномоду-ляторов и стимуляторов роста и развития растений, а также биоудобрений [3]. Они безвредны для человека, животных, птиц, пчёл и полезных насекомых. Обладая избирательностью действия, не вызывают резистентности у вредных объектов. Все они основаны на выращивании бактерий и грибов, стимулируют рост растений, в том числе корневой части. Их применение позволяет уменьшить объёмы традиционно вносимых минеральных удобрений и химических пестицидов, поддерживая стремление к полному отказу от «химии» в агробиотехнологии. Однако эти процессы также нуждаются в интенсификации, и не только путём

№ 2 • 2024 САХАР 47

поиска наиболее активных микроорганизмов-продуцентов, но и путём создания биопрепаратов, проявляющих полифункциональность. Такой препарат был разработан на основе комплекса экто- и эндомикоризных грибов. Биологическая эффективность такого полифункционального биопрепарата торговой марки «НИКФАН» подтверждена многочисленными испытаниями в России, Колумбии, Индии, Китае, Узбекистане, Болгарии, Непале и во Вьетнаме [4—7].

Установлены следующие свойства препарата, обеспечивающие его полифункциональность:

— повышение энергии прорастания и всхожести семян и клубней;

— стимуляция корнеобразова-ния (увеличение длины и толщины корней, количества тонких корешков);

— увеличение размера плодов, клубнелуковиц, возрастание количества крупных плодов;

— усиление азотфиксации и фотосинтеза, активизация образования листовой поверхности растений и, как следствие этого, повышение урожайности;

— повышение морозоустойчивости и засухоустойчивости;

— повышение устойчивости к грибным заболеваниям и снижение количества применяемых химических фунгицидов;

— улучшение срастания подвоя и привоя;

— повышение качества растений (увеличение содержания клейковины зерна, крахмала, витаминов; повышение сахаристости; улучшение технологических свойств волокна);

— увеличение прироста побегов, кустистости, снижения опаздывания завязей;

— ускорение созревания на полторы-две недели.

Материалы и методы

Для определения функционального состояния мембран клеток листьев, их высечки диаметром

0,5 см помещали в бидистиллят, выдерживали 24 часа в термостате при температуре 26 °С и измеряли электропроводность элюата на кондуктометре. Далее потен-циометрически с использованием ионоселективных электродов в элюате определяли содержание ионов К+ и Фотосинтетические пигменты листьев анализировали спектрофотометрическим методом по общепринятой методике. Концентрацию р-каротина определяли по ГОСТ 13496.17-95 путём его растворения в петролей-ном эфире или бензине и фотометрического измерения окраски, интенсивность которой зависит от содержания каротина. Точность определения при Р = 0,87 составляла 0,015 мг/кг. Количество белка, жира, сухого вещества устанавливали стандартными методами в соответствии с ГОСТ 10846-91, ГОСТ 29033-91, ГОСТ 31640-2012.

Результаты и обсуждение

Проведён анализ продуктивности растений, выращенных с использованием полифункционального биопрепарата путём оценки качества урожая, в том числе количества товарной продукции. Рассмотрены такие показатели качества, как содержание сухих веществ, клейковины, сырого протеина, жира, клетчатки, кальция, калия, фосфора, селена, Р-каротина, а также уровень сахаристости.

Определены показатели качества растительного сырья, не-

посредственно используемого в производстве как продуктов питания для человека, так и растений для корма животных. В результате исследований показано, что применение биопрепарата позволяет не только исключить из производственного процесса химические пестициды, но и повысить показатели качества растений. Так, содержание клейковины возрастает с 18 %, характерных для зерна низкого качества и фуражного зерна, до 27 %, соответствующих 3-му классу, к которому относится зерно, разрешённое к применению в производстве хлебобулочных изделий. Сахаристость ягод винограда увеличивается с 18 до 19,8 г/100 см3. Содержание р-каротина в кормовой кукурузе увеличивается с 2,67 до 7,84 мг/кг, сухих веществ, сырого протеина, жира, клетчатки — от 16 до 25 %.

Наряду с перечисленными свойствами многие потребители отмечали улучшение вкусовых качеств плодов и их товарность.

Рассмотрим показатели качества продукции, выращенной с использованием биопрепарата. В табл. 1 приведены данные как по продуктивности озимой пшеницы, так и по содержанию в ней клейковины. Они подтверждают повышение качества зерна, полученного с применением биопрепарата, что даёт возможность повысить категорию зерна с фуражного до хлебопекарного и, соответственно, увеличить его стоимость.

Таблица 1. Влияние биопрепарата на содержание клейковины зерна пшеницы

Вариант опыта Площадь, га Урожайность, ц/га Содержание клейковины,%

С применением биопрепарата, озимая пшеница, сорт Вита 40, 0 73,7(прибавка к урожаю 18,1 %) 26,0

Контроль (без применения биопрепарата) 80, 0 62,4 18,0

С применением биопрепарата, озимая пшеница, сорт Память 25,0 58,9 (прибавка к урожаю 31,7 %) 25,0

Контроль (без применения биопрепарата) 25,0 44,7 18,0

При введении биопрепарата в агротехнологию кормовой кукурузы было также показано, что получаемая зелёная масса характеризуется повышенными питательными свойствами, включая содержание протеина, жира, клетчатки, крахмала, сахара (табл. 2).

Как отмечалось по итогам многочисленных испытаний биопрепарата в разных регионах страны и за рубежом, в связи с его полифункциональностью растения имели увеличенную листовую поверхность, более развитую корневую систему, толщину стеблей, продуктивность. Установлено повышение товарности продукции, которая зависит от уменьшения количества мелких и увеличения средних и крупных корнеплодов. В табл. 3 представлены данные, полученные при выращивании томатов. Исследования показали: выход стандартной продукции возрастает с 85 до 95 %, что приводит к увеличению лёжкости продукции во время хранения, поэтому отпадает необходимость в дополнительной её обработке химикатами.

Эффекты улучшения качества продукции и её питательных свойств наблюдались и при обработке биопрепаратом «НИКФАН» винограда (табл. 4, 5).

В табл. 6 представлены данные, полученные нами при выращивании огурца сорт Трапезный в грунтовых теплицах агрофирмы «Поиск». Они показывают, что сумма каротиноидов в плодах превышала контроль более чем на 80 %. При этом увеличен съём зеленцов в первом обороте на 46,4—55,9 %, во втором обороте на 13,8—15,7 %, увеличено также количество семян огурца на 38—22 % соответственно.

Интересно отметить, что опыты проводились в той же теплице с контролем, растения обрабатывали через ряд, чередуя опыт и контроль. По завершении выращивания отмечено, что опытные растения не обрабатывались хи-

Таблица 2. Показатели качества зелёной массы кукурузы, выращенной

с использованием биопрепарата

Вариант опыта

Показатель Контроль С применением биопрепарата (обработка семян и опрыскивание вегетатики)

Сухое вещество, % 18,5 21,6

Сырой протеин, г/кг 20,0 23,3

Сырой жир, г/кг 3,86 4,85

Сырая клетчатка, г/кг 39,2 44,3

БЭВ, г/кг, 101 122

в том числе крахмал 13,8 20,7

Сырая зола, г/кг, 9,70 10,3

в том числе

кальций 0,77 0,80

фосфор 0,15 0,17

р-каротин, мг/кг 2,67 7,84

Таблица 3. Увеличение товарности томатов при обработке растений

биопрепаратом

Вариант опыта Урожайность томатов, т/га Выход стандартной продукции, %

диаметром Всего стандартной продукции

5-10 см 10-15 см

Опыт (с применением биопрепарата) 27,10 4,59 33,73 95,0

Контроль (без применения биопрепарата) 29,14 3,92 30,94 85,0

Таблица 4. Влияние обработок препаратом «НИКФАН» на продуктивность и качество винограда сорта Августин (ОАО агрофирма «Южная», Темрюкский район Краснодарского края)

Вариант опыта Показатель продуктивности и качества винограда

Средний вес грозди, г Урожайность товарного винограда, т/га Сахаристость сока ягод, г/100см3 Кислотность, г/дм3

Контроль 319,1 0,9 18,0 3,80

С применением биопрепарата «НИКФАН» 454,7 3,5 19,8 3,79

Стандарт для данного сорта 408,3 3,1 19,0 3,74

НСР05 32,455 0,324 0,642 0,0411

Таблица 5. Показатели качества винограда в зависимости от применяемых

биопрепаратов

Вариант опыта Сухие вещества, % Белок, % Азот, % от СВ Фосфор, % от СВ Калий, % от СВ

Контроль 88,02 8,75 1,40 0,34 0,74

С применением биопрепарата «НИКФАН» 88,51 10,96 1,75 0,36 0,78

С применением биопрепарата «Агростимулин» 88,23 9,19 1,47 0,35 0,75

Таблица 6. Результаты выращивания растений огурца в первом обороте

Вариант опыта Хлорофилл А, мг/г сырой массы листьев Хлорофилл В, мг/г сырой массы листьев Сумма каротиноидов, мг/г сырой массы Упругость листьев, выход ионов №+ и К+ в элюат относительно их общего содержания в клетках, %

К+

Контроль 1,03 0,45 0,21 2,6 20,8

С применением биопрепарата 1,81 0,70 0,38 1,6 7,01

№ 2 . 2024 САХАР 49

мическими фунгицидами в связи с отсутствием такой необходимости, а в контроле проводились плановые обработки до 5 раз фунгицидом «Ридомил голд».

Интересные данные получены в отношении содержания селена в растениях свёклы при её выращивании с применением биопрепарата (табл. 7). Как видно из результатов опыта, в данном случае существенно увеличивается его количество, преимущественно в корнеплодах. Ранее было установлено, что именно растительная пища является основным поставщиком селена. Данный элемент влияет на многие функции организма человека: репродуктивную, иммунитет, работу щитовидной железы и многие другие физиологические процессы. Способность накапливать селен отмечалась в пшенице, известны данные о наличии селен-аккумулирую-щих эндофитных бактерий. Мы определяли содержание селена и в листьях, и в корнеплодах свёклы. Так, совместные испытания с ВНИИССОК показали, что количество селена в корнеплодах составило 460 мкг/кг, в то время как в контроле без обработки препаратом он не определился; в листьях также наблюдалось некоторое увеличение концентрации селена в пределах 10 % [8-10].

Таким образом, применение полифункционального биопрепарата обеспечивает не только улучшенные вкусовые качества корнеплодов, но и значительно повышает показатели питательной ценности. Это показано как

для зерновых культур, так и для овощей и винограда.

Заключение

Безусловно, влияние биопрепарата на различные показатели роста и развития растений, их питательную ценность следует изучать на более широком ассортименте плодов, корнеплодов, зеленных и зерновых культур. Вместе с тем проведённые исследования показывают, что улучшение условий роста и питания растений в целях реализации их потенциальных свойств способствует накоплению ими большего количества питательных веществ, снижению пестицидной нагрузки, сохранению почвы как живого организма и расширению возможности производить продукты для здорового питания.

Список литературы

1. Тутельян, В.А. Государственная политика здорового питания населения: задачи и пути реализации / В.А. Тутельян, Б.П. Суханов, Г.Г. Онищенко. - ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 288 с. ISBN: 978-5-97241314-2.2009.

2. Спиричев, В.Б. Микронутриен-ты в питании здорового и больного человека / В.Б. Спиричев. - М. : Колос, 2002. - 424 с. ISBN: 5-10003454-8.

3. Нугманова, Т.А. Значение и эффективность микробиологических препаратов для производства органических продуктов питания / Т.А. Нугманова. — М. : Коломенская типография, 2022. — С. 268. ISBN 8-978-5-6046243-6-4.

Таблица 7. Влияние биопрепарата «НИКФАН» на интенсивность роста свёклы

(деляночный опыт на базе ВНИИССОК)

Показатель Опыт Контроль

Средняя масса корня растения, г 0,93 0,20

Средняя масса листьев, г 3,0 0,93

Площадь листа, мм2 57,6 41,7

Содержание селена, мкг/кг:

в корнеплодах 460 Не обнаружено

в листьях 216 196

4. Нугманова, Т.А. Биоинсектициды, биофунгициды и биостимуляторы. Роль в овощеводстве и картофелеводстве / Т.А. Нугманова // Картофель и овощи. — 2017. — № 6. - С. 2-4.

5. Нугманова, Т.А. Использование биологических препаратов для получения экологически чистых продуктов питания / Т.А. Нугманова // Сб. тр. РАЕН «Нетрадиционные природные ресурсы, инновационные технологии и продукты». — 2016. — № 23. — С. 103—107. ISBN 978-5-94515-160-4.

6. Нугманова, Т.А. Биопрепараты — продукты микробиологического синтеза для производства экологически безопасных продуктов питания: технология, преимущества, перспективы / Т.А. Нуг-манова // Экологические аспекты жизнедеятельности человека, животных и растений. — Белгород : ИД Белгород, 2017. — С. 45—76. ISBN 978-5-9571-2253-1.

7. Examination of biomaterial samples obtained from coffee and tangerine plants at Nepal's plantations affected by phytopathogens and determination of the efficiency of their suppression by the biofungicide / Т.А. Nugmanova, A.N. ^lachnikova, M.V. ^bargina, D.D. Ulak // Nepalese Journal of Agricultural Sciences. — 2018. — Vol. 17. — Р. 10 —16. ISSN 2091-042X; e ISSN 2091-0428.

8. Роль селена в жизнедеятельности растений, животных и человека / А.Ф. Титов, Н.М. Казнина, Т.А. Карапетян [и др.] // Успехи современной биологии. — 2021. — Т. 141. — С. 443—456.

9. Кашин, В.К. Биологическое действие и накопление селена в пшенице в условиях селенодефицитной биогеохимической провинции / В.К. Кашин, О.И. Шубина // Химия в интересах устойчивого развития. — 2011. — № 19. — С. 151—156.

10. Selenium in reproductive health / H.D. Mistry, F.B. Pipkin, C.W. Redman, L. Poston // Am. J. Obstet. Gynecol. — 2012. — V. 206. — № 1. — P. 21—30.

ШИРОКАЯ ЛИНЕЙКА ТВС ДЛЯ ВСЕХ СТАДИЙ ПРОИЗВОДСТВА САХАРА

СОБСТВЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО ВО ВЛАДИМИРЕ НА 100 % ИЗ РОССИЙСКОГО СЫРЬЯ

MolKPOMEP

+7 4922 21 53 74

INFO@MACPOMEP.PU | MACROMER.RU

БОЛЕЕ 30 ЛЕТУСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ

Аннотация. Исследованы показатели питательной ценности растений, выращенных с применением биопрепарата без использования химических пестицидов. Показано, что включение в агротехнологии полифункционального биопрепарата позволяет повысить показатели качества и пищевую ценность растениеводческой продукции, в том числе кормовых культур. Ключевые слова: биопрепараты, питательная ценность, растения, биостимуляторы, микроорганизмы.

Summary. The indicators of the nutritional value of plants grown using a biopreparation without chemical pesticides have been studied. It is shown that the use of a multifunctional biopreparation in agrotechnology makes it possible to increase the quality and nutritional value of crop products, including forage crops.

Keywords: biopreparation, nutritional value, plants, biostimulants, microorganisms.

Финансирование

Исследование не имело спонсорской поддержки. Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Вклад авторов

Концепция и дизайн исследования - Т.А. Нугманова, М.Б. Мойсеяк, М.В. Кабаргина; сбор и обработка данных, написание текста - Т.А. Нугманова, М.В. Кабаргина, Е.Ф. Шаненко; редактирование, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи - все авторы. Для цитирования

Т.А. Нугманова, М.Б. Мойсеяк, М.В. Кабаргина, Е.Ф. Шаненко. Исследование влияния полифункционального биопрепарата на показатели качества и питательную ценность растений как сырья для производства продуктов питания // «Сахар». 2024. № 2.

№ 2 . 2024 САХАР 51