CC BY
0INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" _25-26 SEPTEMBER, 2024_
ПРИМЕНЕНИЙ КОМПОЗИЦИОННОГО ФЕРМЕНТНОГО ПРЕПАРАТА ДЛЯ ОГОЛЕНИЯ СЕМЯН ХЛОПЧАТНИКА
1Назаров Комолжон Каримович, 2Соатов Аскарали Менгдовулович
Доцент, ТДТУ 2Докторант, ТДТУ https://doi.org/10.5281/zenodo.13842274
Аннотация. В настоящее время семена обезвоживаются в основном двумя способами, механическим и химическим, и, следовательно, скорость прорастания семян снижается в результате химического и механического воздействия на семена. с использованием биотехнологических методов, т.е. ферментативного гидролиза семян, верхние волокна семян были полностью биоконвертированы ферментами, и в образцах, отличных от верхних волокон семян, наблюдалась высокая степень деградации. Настоящая исследование представляют разработку проекта для оголения семян хлопчатника. Благодаря предлагаемым методом открываются возможность использование инновационных технологий производства семян хлопчатника для посева и может значительно повысить эффективность прорастания семян хлопчатника и снизить экономические затраты при посеве.
Ключевое слово: оголенния семян хлопчатника, высокая степень деградации, химическый метод оголения, механическый метод оголения, подпушка, кинетики ферментативного гидролиза, целлюлазные ферменты, целлюлазный комплекс ферментного препарата, ПАВ (поверхносно активные вещество).
Введение
В повышении урожайности хлопчатника немаловажную роль играют посевные качества семян и способы их подготовку к севу. При оценке посевных достоинств семян того или иного способа подготовки, наряду с показателями энергии прорастания и лабораторной всхожести, большое значение имеет характеристика их по способности набухать. Это особенно важно при точном севе, когда семена высевается сухими. При изучении скорости набухания семян хлопчатника установлено, что поступление воды в них тесно связано со степенью оголения Существующие методы механического и аэродинамического оголения хлопковых семян создают возможности получать ежегодно до 200 тыс тонн подпушка в результате наших исследований разработан метод ферментативного гидролиза подпушка семян хлопчатника, который может быть использован в семеноводстве для получения оголенных семян
Литературный обзор
Хлопчатник является одной из основных технических культур Республики Узбекстапн. Для удовлетворения возрастающих потребностей населения необходим перевод аграрной отрасли на индустриальные путем полной механизации и автоматизации технологических процессов.
Такие страны как Китай, Индия, Пакистан, Турция уделяют особое внимание хлопчатнику как ценнейшему культурному растению - из него вырабатывают более 200 видов продукции, необходимой для удовлетворения потребностей населения [1].
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" _25-26 SEPTEMBER, 2024_
В повышении урожайности хлопчатника немаловажную роль играют посевные качества семян и способы их подготовку к севу. При оценке посевных достоинств семян того или иного способа подготовки, наряду с показателями энергии прорастания и лабораторной всхожести, большое значение имеет характеристика их по способности набухать. Это особенно важно при точном севе, когда семена высевается сухими. При изучении скорости набухания семян хлопчатника установлено, что поступление воды в них тесно связано со степенью оголения [3]. Более перспективным казался метод обработки семян концентрированной серной кислотой. О съеме с семян хлопчатника подпушка с помощью серной кислоты сообщает А.Вилькенс (1889), он пишет, что серную кислоту для делинтирования семян хлопчатника впервые применил в США еще в 80-х годах XIX в. профессор Тейлор. Удаления с семян подпушка преследовало цель ускорения появления всходов и улучшения сыпучести семян. Машина СОМ-4 прошла детальные опытные и производственные испытания, в результате которых было установлено, что по сравнению с предшествующими машинами она дает более удовлетворительное показатели, как по эксплуатационным качествам, так и по требованиям, предъявляемым и делинтерованным семенам при севе их заданным числом сеялки точного высева. В настоящее время поверхность семян стала обрабатываться препаратами и растворами различных полимеров, образующих на них защитный слой, содержащий необходимые пестициды, - это метод капсулированная или гидрофобизации семян. При этом семена покрываются тонким слоем полистирола, содержащего поликомплексный пестицид фентиурам. Эффективность этого метода изучали в 1981-1984 гг. Установлено, что капсулирование повышало в среднем за годы испытаний урожай сентябрьского сборе на 2,4 ц/га. Отмечено, что сев гидрофобизированными семенами можно начинать на 10-12 дней раньше оптимального срока. И.Рубан, Н.Воронаева, С.Рашидова и А.Петров (1987) разработали усовершенствованную технологию капсулирования посевных хлопковых семян.
2. Методы
Изучение кинетики ферментативного гидролиза целлюлозы проводили при 450С в реакторе с перемешиванием, представляющем собой термостатируемую ячейку объемом 100 мл, помещенную на лабораторную качалку. К 1 г субстрата добавляли 50 мл раствора фермента. В раствор фермента входили следующие компоненты: 50 мл 0,1 М ацетатного буфера, 150 мг препарата целлюловиридина ГЗх с активностью 85 ед/г и 166 мг препарата «Пектиназа-500» с целлобиазной активностью 3000 МЕ/г. Далее из реакционной смеси отбирали первую пробу (объемом 0,1 мл), определяли в ней содержание глюкозы и ВС. Гидролиз проводили в течение 3-х часов, пробы отбирали через каждые час.
Принцип метода Шомоди-Нельсона состоит в первоначальном количественном окислении восстанавливающих сахаров, образовавшихся при ферментативном гидролизе целлюлозы, реактивом Шомоди в щелочной среде (рН=9) с образованием закиси и с последующим окислением арсеномолибдатного реактива Нельсона в кислой среде (рН=1,7 - 2,0) с образованием молибденовой синей, окраска которой устойчива в течение 24-36 ч.
Ферменты для определения глюкозы. В качестве аналитических реагентов использовали: Пероксидазу из хрена (активность 350-400 тыс. ед./г) производства фирмы «Reanal» (Венгрия), и глюкозидазу лиофилизованную с удельной активностью 74000 ед./г. [3,4]
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" _25-26 SEPTEMBER, 2024_
Исходные субстраты. В качества объекта исследований использовали семян разных линий хлопчатника из коллекции хлопчатника при лаборатории генетики хлопчатника Биолого-почвенного факультета УзМУ.
3. Результаты и обсуждение.
Исследования, проведенные по ферментативному гидролизу волокнистого остатка после механического оголения семян показали, что делинт имеет более высокую реакционную способность по сравнению с линтом и хлопковым волокном [4,5]. В связи с этим была опробована возможность проведения ферментативного гидролиза волокнистой части семян без предварительного съема волокна[5].
Важными факторами, влияющими на эффективность ферментативного гидролиза целлюлозы являются качественный и количественный состав целлюлазного комплекса, а также кинетические параметры действующих компонентов[4,6].
Согласно современным представлениям в состав целлюлазного комплекса могут входить эндоглюконаза, целлобиогидролаза, экзоглюкозидаза и целлобиаза, причем компонентный состав и активность отдельных компонентов значительно варьируют в зависимости от вида и условий культивирования микроорганизмов-продуцентов целлюлазного комплекса[7,8,9,10,11]. В связи с этим первой задачей. которую обычно решают приразработке метода ферментативного гидролиза данного целлюлозного сырья -это выбор наиболее активной композиции ферментных препаратов. Поэтому мы в первую оподбирали композицию ферментов для гидролиза подпушка семян хлопчатника. результаты представлены в таблице 1.
Как видно из таблицы 1 полное оголение семян достигается за 3 - 6 часов. При этом из подпушка образуется глюкоза с выходом 3 - 8 г/л.
Таблица 1
Влияние соотношения целоверидина ГЗх и пектофоетидина ГЗх на продолжительность оголения семян хлопчатника. Е= 50 ед/г, Е = 3%, S = 50 шт, t = 45°
Состав Соотношен Время Начальна Выход Оголенные неогол
ферментного ие оголени я глюкоз семена енные
препарата целл/пекто ф я, часы скорость оголения ы, г/л семена
целловиридин 1:1 4 0,176 0,704 19 31
пектофоетидин
целловиридин 2:1 3 0,349 1,056 30 20
пектофоетидин
целловиридин 3:1 4 0,521 2,156 41 9
пектофоетидин
целловиридин 4:1 3 0,831 2,920 50 -
пектофоетидин
целловиридин 5:1 4 0,656 2,420 39 11
пектофоетидин
целловиридин 6:1 4 0,315 1,298 44 6
пектофоетидин
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" 25-26 SEPTEMBER, 2024
целловиридин пектоф оетидин 1:2 4 0,239 1,078 3 47
целловиридин пектофоетидин 1:3 4 0,441 1,051 11 39
целловиридин пектофоетидин 1:4 6 0,170 1,029 16 24
целловиридин пектофоетидин 3:2 3 0,623 2,820 50 -
Наиболее эффективной оказались два ферментных препарата целоверидин ГЗх и пектофоетидин ГЗх в соотношении 3:2. Эта композиция за 3 часа полностью оголяла семена при выходе глюкозы 2,8 г/л.
Увеличение продолжительности оголения является неблагоприятным фактором для посевных качеств семян, так как происходит их набухание и потеря ими биологических свойств. В связи с этим необходимо было подобрать условия, при котором оголение происходило бы за минимальное время. Этого можно добиться повышая концентрацию ферментного препарата.
Необходимо отметить, что несмотря на то, что 100% семян оголяются в течение 1 часа ферментативного гидролиза при выходе глюкозы 1,58 г/л, в растворе остается часть негидролизованной целлюлозы. Оголенные семена можно отделить от реакционной смеси и продолжить гидролиз без семян до полного расщепления целлюлозы, до уровня выхода глюкозы 1,90 г/л.
4. Заключение
Исследование семян после ферментативного оголения на всхожесть показало, что они не теряют своей биологической активности, т.е. всхожесть семян была такая же как и в контроле, после оголения концентрированной серной кислотой 93,4 ±2,4.
Таким образом, в результате наших исследований разработан метод ферментативного гидролиза подпушка семян хлопчатника, который может быть использован в семеноводстве для получения оголенных семян
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мамедов, H.H. Индустриальный метод подготовки семян хлопчатника и точный по- сев в условиях Азербайджана [Текст] / H.H. Мамедов, С.Х. Багиров // Сб. статей БГУ, 2009.
2. Арифов У.А., Кулагин А.И., Парилис Э.С., Хармац Д.Е.. Оголение семян хлопчатника. Ташкент. Из-во АН УзССР. 1962. С.285-287.
3. Розметов, К. С. Интенсивные приемы возделывания хлопчатника в условиях луговых почв нижнего течения Аму-Дарьи / К. С. Розметов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2011. — № 3 (26). — Т. 2. — С. 208-212. — URL: https://moluch.ru/archive/26/2823/
4. Березин И.В., Рабинович М.Л., Синицын А.П. Исследование возможностей кинетического спектрофотометрического метода определения глюкозы. // Биохимия. -1977. - Т.42. - С.1631-1636.
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS"
_25-26 SEPTEMBER, 2024_
5. Юлдашев Б.Т. Ферментативный гидролиз отходов хлопководства: Влияние состава и структуры целлюлозосодержащих субстратов. Автореф.... Канд. биол. наук. -Ташкент., 1991. - 19 c.
6. Назаров К.К., Soatov A.M. Investigation of hydrolytic activity of enzyme products during hydrolysis of cellulose in cotton fiber. American Journal of Interdisciplinary Research and Development \ISSN Online: 2771-8948., 81-87 б http://www.ajird.joumalspark.org
7. Абдеев Р.М., Мусийчук К.А., Голденкова И.В., Пирузян Э.С. Изучение свойств термостабильной целлюлазы Cel E Clostridium rhermocellum с целью экспрессии в растениях. // Биохимия. - 2001. - Т.66. - С.991-998.
8. Рабинович М.Л., Болобова А.В., Кондращенко В.И. Теоретические основы биотехнологии древесных композитов. Древесина и разрушающие ее грибы. М., 2001.
9. Рабинович М.Л., Мельник М.С., Болобова А.В. Целлобиазы грибов //Прик. биохим. и микробиол. 2002. -38. -С. 355-373.
10. Рабинович М.Л., Мельник М.С., Болобова А.В. Как работает целлобиогидролаза. // Биохимия. 2002. Т.67. №8. С.1026 - 1050.
11. Рабинович М.Л., Мельник М.С. Хвостатые ферменты. // Природа. 2003. №5. С.83 - 91
