Спосіб визначення копігментації антоціанів у рослинах

Реферат: UA 118806 U UA 118806 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель стосується сільського господарства, а саме рослинництва і селекційної діагностики культур за ознакою забарвлення. Спосіб може бути використаний для діагностики модифікації забарвлення репродуктивних органів сортів сільськогосподарських культур і садових форм квіткових рослин унаслідок копігментації антоціанів у рослинних тканинах шляхом асоціації цих пігментів із іншими сполуками (копігментами) та іонами металів. Відомий спосіб визначення ефекту копігментації шляхом виділення екстрактів із-рослинної сировини і встановлення параметрів спектрів поглинання суміші антоціанів із копігментами [1]. До причин, що перешкоджають спрощенню діагностики, слід віднести складність процедур виділення сухих препаратів антоціанів і копігментів (похідні флавоноїдів і кавової кислоти) із різної рослинної сировини, підготовку серії розчинів за різних співвідношень цих сполук. Цей спосіб призначений для аналізу харчових барвників на основі антоціанових композицій, які стабілізовані рослинними екстрактами, однак не може бути використаний для встановлення копігментації у рослинних тканинах. Найбільш близьким до об'єкта, що заявляється є спосіб визначення копігментації у квітках, який включає аналіз параметрів спектра поглинання розчинів суміші антоціанів і копігментів, що виділені із пелюсток [2]. Спосіб передбачає складні та тривалі процедури виділення рослинного екстракту 10% розчином мурашиної кислоти, хроматографічне розділення компонентів із використанням двох "видів сорбентів і різних розчинників (метанол, етанол, 5 % розчин мурашиної кислоти), виміри спектра поглинання хроматографічних фракцій для ідентифікації похідних антоціанів і копігментів (флавоноли), концентрування цих фракцій у вакуумі, підготовка окремих розчинів антоціанів, флавонолів у гліциновому буфері (рН 2,5) та їх суміші у різних пропорціях, отримання спектра поглинання модельних комбінацій у видимому діапазоні, діагностику ефекту копігментації у разі збільшення положення максимуму поглинання розчину антоціану у присутності флавонолу відносно розчину антоціану за відсутності копігменту. Додатково ускладнює спосіб необхідність створення багатоваріантних комбінацій антоціану та копігменту. Крім того, використовуючи відомий спосіб, неможливо здійснити неруйнівну діагностику ковігментації антоціанів в органах рослин. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення визначення копігментації антоціанів у рослинах шляхом виключення екстракції, розділення компонентів, підготовки розчинів суміші антоціан-копігмент, встановлення оптичних характеристик рослинних тканин, забезпечення спрощення та неруйнівної експрес-діагностики. Поставлена задача вирішується тим, що у способі визначення копігментації антоціанів у рослинах, який включає аналіз змін спектральних параметрів антоціану у видимому діапазоні за наявності та відсутності асоціації з копігментом, згідно із корисною моделлю, встановлюють співвідношення інтенсивності смуг копігментованої та флавілієвої форм антоціану в похідних спектрах відбиття рослинних тканин і при підвищенні значення показника визначають підсилення ефекту копігментації. Спосіб базується на здатності антоціанів до динамічної рівноваги різних форм: флавілієвої (неасоційованої) та копігментованої, що утворена внаслідок асоціації пігменту із флавоноїдами, фенольними кислотами або йонами металів. Підсилення ефекту копігментації пов'язано із підвищенням відносної частки асоційованої форми і призводить до змін забарвлення рослинних тканин від червоного до пурпурного, синього та фіолетового. Копігментація антоціанів є найефективнішим засобом створення кольорового різноманіття генеративних органів, що важливо як маркерна ознака для ідентифікації сортів рослин, підтвердження тотожності продукції в індустрії квітів, контролю якості рослинної сировини, розробки стабілізованих композицій антоціанових харчових барвників. Діагностика кожної із цих форм або її суперпозицій у різних комбінаціях у рослинних тканинах можлива на основі співвідношення інтенсивності смуг у похідних спектрів відбиття, оскільки такий прийом дозволяє підвищити ступінь розрізнення хромофорів із близькими спектральними характеристиками. Виділення пігментного екстракту, хроматографічне розділення, ідентифікація компонентів у фракціях, їх концентрування у вакуумі," підготовка розчинів антоціанів та копігментів виключається. Використання хімічних реактивів і хроматографічних сорбентів стає непотрібним, оскільки спектральні параметри рослинних тканин встановлюють одразу після їх відбору. Замість аналізу серії розчинів із багатоваріантною комбінацією антоціанів і копігментів, діагностику проводять за однією процедурою виміру відбивальних характеристик рослинних зразків. Діагностику за відомим способом проводять шляхом руйнування нативних пігментних комплексів із наступним відтворенням копігментації у модельних системах, тоді як заявлений спосіб дозволяє встановити ефект копігментації безпосередньо в рослинних тканинах як 1 UA 118806 U 5 10 15 20 об'єктивну генотипно обумовлену ознаку для ідентифікації сортів і садових форм рослин. Внаслідок цього забезпечується спрощення та неруйнівна експрес-діагностика. Заявлений спосіб здійснюється наступним чином. - Проводять відбір рослинного зразка, який розміщують у тримачі для твердих матеріалів. Отримують похідну спектрів відбиття у видимому діапазоні на спектрофотометрі. Встановлюють інтенсивність смуг копігментованої та флавілієвої форм антоціану і співвідношення цих інтенсивностей. При підвищенні значення показника визначають підсилення ефекту копігментації антоціанів у рослинах. Приклад 1. Для встановлення діагностичних критеріїв ідентифікації антоціану за відсутності та наявності асоціації з копігментом здійснювали відбір на стадії цвітіння квіток із домінуванням певної форми пігменту маку дикого - Papaver rhoeas L. (флавілієва форма) і дельфінія великоквіткового Delphinium grandiflorum Ь.-(копігментована форма). Заповнювали тримач для твердих зразків пелюстками для кожного виду. Першу похідну спектрів відбиття отримували у діапазоні знаходження максимуму антоціанового пігменту (400-800 нм) на спектрофотометрі Спекорд М40 з фотометричною сферою і касетою для математичної обробки даних «Data Handling І», яка дозволяє проводити диференціювання спектральних кривих. Встановлювали положення максимуму (макс) та мінімуму (мін), які характеризують смугу антоціану. Інтенсивність смуги для флавілієвої (А’ф) та копігментованої (А’к) форми визначали за нульовим методом [3], використовуючи відстань між екстремальними точками на спектральній кривій. Результати наведені у табл. 1. Таблиця 1 Вид Papaver rhoeas L. Delphinium grandiflorum L. 25 Флавілієва форма А’ф макс НМ мін НМ 520 575 0,88 Копігментована форма А’к макс, НМ мін, НМ 620 638 1,05 Аналізуючи отримані результати, слід зазначати, що наявність або відсутність асоціації антоціану із копігментом може бути встановлена за показниками першої похідної спектра відбиття рослинних тканин. Приклад 2. Аналогічно прикладу 1 отримували другу похідну спектрів відбиття пелюсток. Встановлювали значення макс, мін, та інтенсивності флавілієвої (А’’ф) та копігментованої (А’’к) форм антоціану. Результати представлені у табл. 2. Таблиця 2 Вид Papaver rhoeas L. Delphinium grandiflorum L. Флавілієва форма А’’ф макс НМ мін, НМ 534 555 0,23 Копігментована форма А’’к макс, НМ мін, НМ 609 630 0,66 30 35 Отримані спектральні показники дозволяють встановити відмінність між флавілієвою та копігментованою формами антоціану. Приклад 3. Аналогічно прикладу 1 діагностували ефект копігментації квіток волошки синьої (Centaurea cyanus L.) із різним типом забарвлення. Використовуючи першу похідну спектра відбиття пелюсток, визначали співвідношення інтенсивностей смуг копігметованої та флавілієвої форм (А’к/А’ф) у першій похідній спектра відбиття пелюсток. Результати наведені у табл. 3. Таблиця 3 Тип забарвлення Рожевий Пурпурний Синій Флавілієва форма А’ф макс НМ мін НМ 515 555 0,22 515 530 0,04 515 535 0,03 2 Копігментована форма А’к макс, НМ мін, НМ 660 720 0,03 665 730 0,11 665 710 0,33 А’к/А’ф 0,14 2,75 11,0 UA 118806 U 5 Пелюстки із різним типом забарвлення розрізнялись співвідношенням флавілієвої та копігментованої форм, що підтверджено значеннями діагностичного показника А’к/А’ф. Підвищення значення-показника свідчило про підсилення ефекту копігментації, що супроводжувалось зміною забарвлення пелюсток від рожевого до пурпурного та синього. Приклад 4. Аналогічно прикладу 1 проводили порівняльний аналіз на основі співвідношення інтенсивностей смуг копігментованої та флавілієвої форм (А’’ К/А’’ф) у другій похідній спектра відбиття пелюсток волошки синьої. Результати представлені у табл. 4. Таблиця 4 Тип забарвлення Рожевий Пурпурний Синій 10 15 Флавілієва форма А’’ф макс НМ мін, НМ 512 525 0,13 505 520 0,05 500 523 0,03 Копігментована форма А’’к макс, НМ мін, НМ 625 680 0,08 630 680 0,08 650 685 0,42 А’’К/А’’ф 0,62 1,60 14,00 Діагностичний показник А’’К/А’’ф дозволив встановити відмінності між різними типами забарвлення одного виду рослин у разі суперпозиції обох форм антоціанового пігменту. Підсилення ефекту копігментації антоціану співпало із підвищенням значень показника. Приклад 5. Аналогічно прикладу 1 визначали ефект копігментації для насіння місцевого сорту Харківська (червоне забарвлення) та сорту Chih 867-12 (пурпурне забарвлення). Спектральні характеристики першої похідної спектрів відбиття розмеленого зерна наведені у т табл. 5. Таблиця 5 Сорт Харківська Chih 867-12 20 25 30 Флавілієва форма А’ф макс НМ мін, НМ 515 555 0,07 515 570 0,06 Копігментована форма А’к макс, НМ мін, НМ 660 740 0,19 А’к/А’ф 3,17 Для сорту Харківська домінування флавілієвої форми і відсутність асоціації антоціану із копігметом обумовило червоне забарвлення насіння. Наявність суміші флавілієвої та копігментованої форм у поверхневих тканинах зернівки сорту Chih 867-12 привело до пурпурного забарвлення. Діагностичний показник дозволив встановити специфічність пігментації насіння як маркерної ознаки ідентифікації сортів сільськогосподарських культур. Таким чином, наведені приклади підтверджують, що при здійсненні способу досягнуто спрощення та неруйнівна експрес-діагностика копігментації антоціанів у рослинах. Джерела інформації 1. Пат. США № 5908650, 1999, МГЖ А 23 L 1/27. 2. Huyen D.T.T., Ureshino К., Van D.T., Miyajima I. // Horticulture J. - 2016. - V. 85, 'N3.- P. 232237. 3. Дубровкин И.М., Беликов В.Г. Производная спектроскопия: теория, практика, применение. - Ростов: Из-во Рост, ун-та, 1988. - 144 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Спосіб визначення копігментації антоціанів у рослинах, що включає аналіз спектральних параметрів антоціану у видимому діапазоні за наявності та відсутності асоціації з копігментом, який відрізняється тим, що встановлюють співвідношення інтенсивності смуг копігментованої та флавілієвої форм антоціану в похідних спектрах відбиття рослинних тканин і при підвищенні значення показника визначають підсилення ефекту копігментації. 40 Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3