Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 8
1.1 Происхождение и классификация культурной моркови 8
1.2 Селекция моркови столовой на повышенное содержание каротина и других биологически активных веществ 11
1.3 Наследование признака окраски корнеплодов моркови столовой 14
1.4 Пигменты и методы определения Р-каротина, лютеина, ликопина и антоцианов в корнеплодах моркови столовой 17
1.4.1 Пигменты в корнеплодах моркови столовой 17
1.4.2 Методы определения Р-каротина, лютеина, ликопина и антоцианов в корнеплодах моркови столовой 21
1.5 Устойчивость моркови столовой к патогену из рода Alternaria 25
ГЛАВА 2. Цель, условия, материал и методики исследований. 29
2.1 Цель и задачи исследований 29
2.2 Условия проведения исследований 29
2.3 Материал и методики исследований 33
ГЛАВА 3. Результаты исследований 40
3.1 Фенологические наблюдения и морфологические, биометрические показатели растений моркови столовой разнообразной окраски 1-го и 2-го года жизни 40
3.2 Оценка исходного материала моркови столовой разнообразной окраски корнеплода на содержание Р-каротина, лютеина и ликопина 52
3.3 Оценка исходного материала моркови столовой на содержание антоцианов 55
3.4 Создание исходного материала моркови столовой разнообразной окраски корнеплода с повышенным содержанием биологически активных веществ з
3.4.1 Создание исходного материала моркови столовой оранжевой окраски корнеплода с повышенным содержанием Р-каротина 57
3.4.2 Создание исходного материала моркови столовой желтой окраски корнеплода с повышенным содержанием лютеина 62
3.4.3 Создание исходного материала моркови столовой фиолетовой окраски корнеплода с повышенным содержанием антоцианов 68
3.4.4 Создание исходного материала моркови столовой белой окраски корнеплода 72
3.5 Изучение характера наследования признака окраски корнеплода моркови столовой 77
3.6 Оценка устойчивости моркови столовой с разнообразной окраской корнеплода к патогену из рода Alternaria 84
3.7 Экспресс-метод определения содержания Р-каротина в корнеплодах моркови столовой 91
Выводы 99
Рекомендации селекционным учреждениям 101
Список литературы
- Наследование признака окраски корнеплодов моркови столовой
- Методы определения Р-каротина, лютеина, ликопина и антоцианов в корнеплодах моркови столовой
- Оценка исходного материала моркови столовой разнообразной окраски корнеплода на содержание Р-каротина, лютеина и ликопина
- Создание исходного материала моркови столовой желтой окраски корнеплода с повышенным содержанием лютеина
Наследование признака окраски корнеплодов моркови столовой
Значительный интерес представляет не только высокая урожайность, устойчивость к биотическим и абиотическим стрессорам, но и высокое содержание биологически активных веществ, минеральных молей и антиоксидантов [30].
Химический состав моркови значительно колеблется в зависимости от сорта, места произрастания, способа возделывания, степени зрелости, способов хранения [18].
Каротиноиды распределены по корнеплоду моркови неравномерно. Синтез каротина наиболее интенсивен в более зрелых тканях, и эти ткани содержат, как правило, больше каротина, чем недавно оформленные ткани. Концентрация пигмента уменьшается в длину от верхней части к кончику корнеплода. Ткани флоэмы имеют более высокую концентрацию каротина, чем ткани ксилемы. С увеличением возраста и размера растения. Накопление каротиноидов и цвет корнеплода меняется. По мере роста продолжается синтез каротиноидов, окраска корнеплода становится интенсивнее, и разница в окраске между тканями и по длине корнеплода становится менее заметной [39,63, 83].
Во вторичной флоэме корнеплодов моркови столовой может содержаться больше каротина, чем в ксилеме или первичной флоэме, что связано с факторами биосинтеза пигментов в разных частях растения [47, 70, 78].
Подвиды культурной моркови различаются между собой по важнейшему для моркови признаку - содержанию в корнеплодах каротинов. Так, подвид средиземноморский включает группы сортов с красно-оранжевой, желтой и белой окраской корнеплодов; для первой группы характерно большое содержание каротина в корнях, для второй - малое его содержание и преобладание ксантофиллов, а для третьей - отсутствие каротиноидов в корнеплодах вообще. Подвид афганский, кроме группы моркови с желтой окраской корнеплодов, включает морковь с фиолетовой окраской, обусловленной пигментом антоцианином. Антоцианин содержится также в корнеплодах групп моркови с розовой и черной окраской корнеплодов. Для кроваво-красной подгруппы японского подвида характерно наличие в корнеплодах ликопина [11].
К факторам растительной клетки относятся антоцианы - пигменты флавоноидной природы, которые активно поглощают свет в зеленой и ультрафиолетовой области [16].
Антоциановые формы моркови содержат небольшое количество каротина, обычно только следы. Окраска корнеплодов антоциановых форм моркови обусловлена наличием пигментов, представленных в основном цианидином и в меньшей степени мальвидином. Количество антоциана может быть значительным. Например, у сорта Purple Winter его содержится до 220 мг на 100 г сырого вещества. Такие формы могут иметь практическое значение для использования в пищевой промышленности в качестве естественных красителей, которым в настоящее время уделяется все больше внимания [13].
Иранские ученые G. Elham et al выделили из корнеплодов черной моркови два основных вида антоциановых пигментов: р - D - глюкопиранозил -Р - D -ксилопиранозил-Р - D - галактопиранозил - цианидин и 6 - О - Р - D -глюкопиранозил Р - D - ксилопиранозил-Р - D - галактопиранозил - цианидин, суммарное содержание которых равняется 434,8±1,3 мг/кг сухого вещества (в пересчете на цианидин-3-глюкозид) [58].
R. Zadernowski et al при оценке корнеплодов черной (пурпурной) моркови определили, что суммарное содержание фенольных компонентов в них составляет 248,1±4,4 мг/100 г сырой массы, в том числе антоцианов 44,2±3,9 мг/100 г сырой массы [103].
У моркови с антоциановой пигментацией встречаются листья и головка корнеплода, обусловленные физиолого-биохимическими процессами в данных частях растения [53].
Морковь богата каротиноидами. Шесть каротиноидов (а-, Р-, у- и -каротины, Р-зеакаротин и ликопин) обычно выделяют в оранжевой моркови. Преобладающими каротиноидами в оранжевой моркови являются а- и Р-каротины [42,98].
Содержание каротиноидов в моркови варьирует от 0,1 до 25 мг/100 г сырой массы [74,75,88,96].
Бета-каротин, обуславливающий оранжевую окраску корнеплода, является провитамином А, который в организме человека и животного переходит в витамин А, выполняет ряд важных функций. Витамин А обеспечивает рост и влияет на развитие питательных клеток, входит в состав зрительного пигмента палочек сетчатки глаза - родопсина и зрительного пигмента колбочек йодопсина. При недостатке витамина А появляется так называемая «куриная слепота» (ослабление сумеречного зрения), возникает конъюнктивит [49, 97].
Кроме того, Р-каротин применяется в качестве профилактического средства против рака и болезней сердца, для повышения иммунитета, для управления кровяным давлением, для защиты кожи от солнечных ожогов, для замедления развития катаракты, лечения депрессии, астмы [41].
Особый интерес вызывают накапливающиеся в последние годы данные об антираковом действии витамина А и некоторых каротиноидов. R. Peto et al [82] показали, что противораковый эффект связан с уровнем потребления растительной пищи с высоким содержанием каротиноидов. Лютеин (устаревшее название - ксантофилл) является важным пигментом в желтой моркови, которая содержит его от 1 до 5 ррт и лишь незначительное количество Р" и а-каротина (2-4 ррт) в сравнении с оранжевой морковью (95-311 ррт). Лютеин не имеет провитаминной активности, но имеет значение для здоровья глаз и защиты от возрастной макулярной дегенерации [50, 60, 99].
Содержание ксантофилла в оранжевой моркови весьма невелико и составляет только 5-10% общего содержания каротиноидов. В ксилеме процентное содержание ксантофиллов выше, чем во флоэме. У сортов Данверс хаф лонг и Иелоу бельджиен ксантофиллы составляют 30-50% общего содержания каротиноидов, а у диких разновидностей моркови не менее 95% общего содержания пигментов приходится на долю ксантофиллов (большей частью монооксипроизводных). Подобные же высокие цифры (75-93%) найдены и для желтых сортов моркови [8].
Ликопин - каротиноид, который в первую очередь отвечает за красную окраску корнеплода моркови. Хотя ликопин также не имеет провитаминной активности, но это самый мощный антиоксидант из всех каротиноидов, обнаруженных в заметных количествах в организме человека, и применяется как профилактическое средство при некоторых видах рака [59].
Исследований, посвященных изучению ликопина в красных корнеплодах моркови, намного меньше, чем исследований каротиноидов в оранжевоокрашен-ных корнеплодах (красная морковь, как правило, потребляется в Индии и Японии). Отмеченное содержание ликопина в красной моркови (50-100 ррт) аналогично или превышает концентрацию ликопина в томатах [84].
J. Clotault et al определили, что в процессе роста и развития моркови столовой содержание лютеина в желтой моркови (сорт Yellowstone) достигало 1,5 мг%, ликопина в красной моркови (сорт Nutrired) - 7 мг% [54].
Результатами исследований на антиоксидантную активность цветной моркови явилось то, что белая и желтая морковь обладает низкой антиоксидантной активностью, красная и фиолетовая высокой в связи с тем, что первая содержит ликопин, в вторая антоцианы [64,76,86].
Методы определения Р-каротина, лютеина, ликопина и антоцианов в корнеплодах моркови столовой
Глазомерную оценку корнеплодов моркови на пораженность комплексом болезней проводили в период окончания хранения маточников по шкале ВИР (1980).
Химический анализ корнеплодов на содержание Р-каротина, лютеина и ликопина проводили методами высокоэффективной жидкостной (ВЭЖХ) (главы 3.2, 3.4) (J. Oliver, 2000) и тонкослойной хроматографии(ТСХ) (глава 3.7) (P. Delia В. Rodriguez-Amaya, 2001).
Химический анализ корнеплодов на содержание антоцианов проводили методом рН-дифференциальной спектрофотометрии в соответствии с ГОСТ Р 53773-2010 «Продукция соковая. Методы определения антоцианинов» Сканирование проводили при помощи офисной техники - сканера модели Epson Perfection 4990 Photo. Анализ цветовой гаммы полученного изображения проводили в программе Adobe Photoshop CS 8.0 (В.В. Завгородний, 2008). Выделение сока из корнеплода моркови осуществляли с помощью соковыжималки бытового предназначения «Scarlett».
Схемы опытов
Опыт 1. Изучение фенологических, морфологических и биометрических показателей растений моркови столовой разнообразной окраски 1-го и 2-го года жизни.
Фенологические наблюдения проводили в течение всего вегетационного года. Оценку биометрических и морфологических показателей проводи сразу после уборки корнеплодов (анализ 10 штук) и во время срезки зонтиков семенных растений (анализ 10 растений).
Опыт 2. Оценка исходного материала моркови столовой на содержание Р-каротина, лютеина и ликопина методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.
Посев моркови столовой проводили ручной сеялкой в различные сроки в зависимости от условий года (16-20 мая) с междурядьями 70 см при норме высева 700-800 тысяч всхожих семян на гектар. Растения моркови прореживали один раз, в течение вегетации проводили 2-3 полива при норме расхода воды от 250 до 400 м3/га. Уборку начинали 10-15 сентября. В течение вегетации проводили фенологические наблюдения, биометрию растений моркови столовой.
После уборки образцы моркови столовой анализировали на содержание Р-каротина, лютеина и ликопина методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. На хранение образцы закладывали в ящики с полиэтиленовым вкладышем и полиэтиленовые мешки. Хранили при температуре 1-3 С и относительной влажности 65-75%. Опыт 3. Оценка исходного материала моркови столовой на содержание антоцианов методом рН-дифференциальной спектрофотометрии.
Посев моркови столовой проводили ручной сеялкой в различные сроки в зависимости от условий года (16-20 мая) с междурядьями 70 см при норме высева 700-800 тысяч всхожих семян на гектар. Растения моркови прореживали один раз, в течении вегетации проводили 2-3 полива при норме расхода воды от 250 до 400 м3/га. Уборку начинали 10-15 сентября. В течение вегетации проводили фенологические наблюдения, биометрию растений моркови столовой.
После уборки образцы моркови столовой анализировали на содержание антоцианов методом рН-дифференциальной спектрофотометрии.
На хранение образцы закладывали в ящики с полиэтиленовым вкладышем и полиэтиленовые мешки. Хранили при температуре 1-3 С и относительной влажности 65-75%.
Опыт 4. Создание селекционного материала моркови столовой с повышенным содержанием биологически активных веществ.
Методы селекции включали инцухт (самоопыление перспективных образцов из коллекционного питомника) и гибридизацию (простые парные скрещивания между перспективными образцами коллекционного питомника) с последующим индивидуально-семейственным отбором. Каждый вариант скрещивания закладывали в 3-х кратной повторности. На самоопыление ставили 10-15 маточников в зависимости от количества сохранившихся после хранения. Семенные растения селекционных образцов моркови выращивали на участках селекционного центра ВНИИО. Корнеплоды высаживали в зависимости от условий года (29 апреля - 23 мая) вручную с расстояниями между корнеплодами 20 см и с междурядьями 1 м. В течение лета проводили ручные поливы, прополки и рыхления. Больные и плохо развивающиеся растения удаляли до цветения. Срезку зонтиков проводили по мере созревания (22 августа - 15 сентября).
Для проведения скрещиваний применяли одиночные и групповые изоляторы конструкции НИИОХ. Опыление цветков под изоляторами проводили вручную (ватными тампонами в утренние часы) и при помощи переносчиков пыльцы (синие мясные мухи).
При изучении семенных растений проводили фенологические наблюдения, определяли биометрические показатели (путем замера 10 растений с делянки).
Семенные растения селекционных образцов моркови выращивали на участках селекционного центра ВНИИО. Корнеплоды высаживали в зависимости от условий года (29 апреля - 23 мая) вручную с расстояниями между корнеплодами 20 см и с междурядьями 1 м. В течение вегетационного периода проводили ручные поливы, прополки и рыхления. Больные и плохо развивающиеся растения удаляли до цветения. Срезку зонтиков проводили по мере созревания (22 августа- 15 сентября).
Для проведения скрещиваний применяли одиночные изоляторы конструкции НИИОХ. Опыление цветков под изоляторами проводили с помощью переносчиков пыльцы (синие мясные мухи).
При изучении семенных растений проводили фенологические наблюдения, определяли морфологические и биометрические показатели.
Опыт 6. Оценка устойчивости моркови столовой с разнообразной окраской корнеплода к патогену из рода Alternaria.
Оценку устойчивости образцов проводили путём учётов поражённости растений. Проводили учеты развития листовых болезней моркови и поражённость корнеплодов во время уборки. После окончания периода хранения корнеплодов оценивали их сохраняемость и поражение болезнями.
При проведении обследований в каждом образце делали выборку и помечали растения этикетками. Объём выборки в зависимости от числа растений в образце: если в образце 100 растений - 20 растений учётных, 50 растений - 10 растений учётных, а если число растений в образце менее 30, то учитывали все растения.
Опыт 7. Создание экспресс-метода определения содержания р-каротина в корнеплодах моркови столовой.
Корнеплоды моркови столовой (8-10 штук каждого образца) анализировали на содержание Р-каротина методом тонкослойной хроматографии (для сравнения) и физическим экспресс-методом (с помощью сканера и офисных программ). Определяли корреляционную зависимость между цветовыми параметрами сока моркови и содержанием Р-каротина в корнеплодах моркови. Разрабатывали универсальное уравнение, при помощи которого определяется содержанием Р-каротина в корнеплодах моркови.
Учитывая биологические особенности белой, желтой, розовой, фиолетовой и оранжевой моркови и требования по химико-технологическому сортоиспытанию овощных культур для консервной промышленности [28], были разработаны модели моркови столовой разнообразной окраски (табл. 2), сочетающие в себе разные хозяйственно-ценные признаки.
Оценка исходного материала моркови столовой разнообразной окраски корнеплода на содержание Р-каротина, лютеина и ликопина
В 2012 году в результате оценки коллекционного питомника по форме корнеплода, размеру сердцевины и содержанию Р-каротина были выделены лучшие образцы оранжевой окраски корнеплода: Feonia (сортотип шантенэ, 32±0,5% размер сердцевины, 16,8±0,4 мг Р-каротина/100 г сырой массы), Местная (Малая Азия) (сортотип шантенэ, 32±0,4% размер сердцевины, 17,1±0,8 мг Р-каротина /100 г сырой массы), НИИОХ 336 (сортотип нантская, 31±0,4% размер сердцевины, 20,2±0,6 мг Р-каротина/100 г сырой массы), которые затем включили в гибридизацию и инцухт.
В гибридном питомнике проводили парные скрещивания между указанными выше образцами: В результате оценки гибридных потомств по форме корнеплода, размеру сердцевины выделили перспективные гибридные комбинации, которые по этим показателям не отличались от родительских форм (табл. 18): Местная (Малая Азия) х $ НИИОХ 336 - сортотип шантенэ, 31±0,3% размер сердцевины, 5 НИИОХ 336 х $ Feonia - сортотип шантенэ, 31±0,6 % размер сердцевины.
Таблица 19 показывает, что по урожайности и средней массе корнеплода все гибридные потомства и их родительские формы незначительно (на 0,8-1,4 кг/м2 и на 3,0 - 13,9 г соответственно) уступают стандарту. Урожайность гибридных поколений была на уровне родительских форм. Таблица 18 - Характеристика морфологических и биометрических показателей гибридных потомств моркови столовой оранжевой окраски корнеплода (д. Верея, 2013-2014 гг.)
Полученные данные таблицы 20 показывают, что гибридные комбинации: НИИОХ 336 х $ Feonia - 18,2±0,3 мг Р-каротина /100 г сырой массы, Местная (Малая Азия) х $ НИИОХ 336 -18,5±0,3 мг р-каротина /100 г сырой массы, $ НИИОХ 336 х ( Местная (Малая Азия) превышают одну из родительских форм по содержанию Р-каротина.
В селекционном питомнике проводили самоопыление 6 образцов коллекционного питомника.
В селекционном питомнике получили инцухт-линии 1-го и 2-го поколений, перспективные из которых будут использоваться в дальнейшей селекционной работе: Feonia її - сортотип шантенэ, 32±0,4% размер сердцевины, Местная (Малая Азия) її - сортотип шантенэ, 31±0,2% размер сердцевины, Местная (Малая Азия) І2 - сортотип шантенэ, 31±0,4% размер сердцевины (табл. 21). Таблица 21 - Характеристика морфологических и биометрических показателей инбредных потомств моркови столовой оранжевой окраски корнеплода (д. Верея, 2013-2014 гг.) № п/п Селекционный номер Листовая розетка Корнеплод Сердцевина оей Н Оою число листьев, шт оейя ос нCDS ейК форма плечиков форма кончика ейи о ейи о Оценка инцухт-линий моркови столовой оранжевой окраски корнеплода на урожайность и среднюю массу корнеплода выявила существенную разницу между стандартом (табл. 22). Наибольшей урожайностью и средней массой корнеплода выделились: инбредная линия Местная (Малая Азия) її - 6,4 кг/м2 и 111,1 г соответственно; наименьшей Orange gelbe riesen її - 5,1 кг/м2 и 97,0 г соответственно. Таблица 23 - Содержание Р-каротина, лютеина и ликопина в корнеплодах инбредных потомств моркови столовой оранжевой окраски (г. Видное, 2013-2014 гг.), мг/100 г сырой массы
Проведенный анализ инбредных линий на содержание Р-каротина показал, что лучшими являются Местная (Малая Азия) її -16,9±0,2 мг Р-каротина /100 г сырой массы и Местная (Малая Азия) h - 16,3±0,2 мг Р-каротина /100 г сырой массы.
Из работ Н.И. Жидковой [11] известно, что по содержанию каротина линии различаются между собой: часть линий остается близкой к уровню исходных образцов. Наряду с этим, имеются линии как с пониженным (явление инбредной депрессии), так и с повышенным содержанием каротина.
Следовательно, возможно использование инцухт-линий первого и второго поколений Местная (Малая Азия) її и Местная (Малая Азия) h для создания селекционного материала с повышенным содержанием Р-каротина. Линии и гибридные комбинации соответствуют модельным требованиям по большинству признаков, за исключением признака содержания Р-каротина.
Таким образом, по форме корнеплода, размеру сердцевины, содержанию Р-каротина и урожайности выделили перспективные гибридные комбинации: 5 Местная (Малая Азия) х $ НИИОХ 336 - сортотип шантенэ, 31±0,3% размер сердцевины, 18,5±0,3 мг Р-каротина/100г сырой массы, урожайность 6,8 кг/м2, 5 НИИОХ 336 х $ Feonia - сортотип шантенэ, 31±0,6% размер сердцевины, 18,2±0,3 мг Р-каротина/100г сырой массы, урожайность 6,8 кг/м2.
Из полученных инцухт-линий перспективными являются: Местная (Малая Азия) її - сортотип шантенэ, 31±0,2% размер сердцевины, 16,9±0,2 мг Р-каротина / 100 г сырой массы, урожайность 6,4 кг/м2, Местная (Малая Азия) І2 - сортотип шантенэ, 31±0,4% размер сердцевины, 16,3±0,1 мг Р-каротина/ЮОг сырой массы, урожайность 6,1 кг/м2.
Создание исходного материала моркови столовой желтой окраски корнеплода с повышенным содержанием лютеина
Ввиду увеличения среднеазиатского населения в Российской Федерации актуально выращивание (в личных приусадебных и мелких фермерских хозяйствах) и потребление (для свежего употребления и в кулинарии) желтой моркови.
В 2012 году в результате оценки коллекционного питомника по форме корнеплода, размеру сердцевины и содержанию лютеина были выделены лучшие образцы желтой окраски корнеплода: Местная (Узбекистан) (сортотип преимущественно шантенэ, 31±0,7% размер сердцевины, 2,4±0,2 мг лютеина /100 г сырой массы); Мирзой желтая (сортотип преимущественно шантенэ, 31±0,8% размер сердцевины, 2,1±0,1 мг лютеина /100 г сырой массы) и Местная (Фергана) (сортотип преимущественно шантенэ, 33±1,0% размер сердцевины, 2,1±0,2 мг лютеина /100 г сырой массы), которые затем включили в гибридизацию и инцухт.
Создание исходного материала моркови столовой желтой окраски корнеплода с повышенным содержанием лютеина
Материалом для исследований служили сорта (Витаминная 6, Лосиноостровская 13, НИИОХ 336, Шантенэ королевская), линии (690В, 690П, 1585В, 1585П) моркови столовой вида Daucus carota L. В процессе создания метода было проведено 254 анализа корнеплодов моркови столовой. Для ускорения процесса оценки селекционного материала на содержание Р-каротина в корнеплодах моркови столовой разрабатывался экспресс-метод его определения. Необходимо было на контрастных по содержанию провитамина А генотипах выявить характер данной зависимости.
Прежде чем приступить к исследованию корнеплодов моркови при помощи сканера, готовили стандартные растворы бихромата калия в соответствии с ГОСТ 13496.17-95 - Корма. Методы определения каротина [1]. Двадцать стандартных растворов бихромата калия К2СГ2О7, каждый из которых наливался в стеклянную чашку Петри с толщиной слоя 1 см, а полученное изображение обрабатывалось с помощью программы Photoshop CS. В каждом изображении определяли интенсивность составляющих параметров 4-х цветовых систем. Результаты представлены в таблице 51.
С помощью программы Microsoft Office Excel 2007 полученные данные обрабатывали и подсчитывали коэффициент корреляции. Наибольшие коэффициенты корреляции: в системе цветов RGB наблюдались при сравнении интенсивности синего цвета (Blue) с содержанием Р-каротина при коэффициенте корреляции (г=0,92); в системе цветов HSV - при соотнесении показателя «насыщенность» (S) с содержанием Р-каротина при высоком коэффициенте корреляции (г=0,94); в системе цветов CIELab - при соотнесении показателя «Ь» с содержанием Р-каротина, что также подтверждается высоким значением коэффициента корреляции (г=0,96); в системе цветов CMYK - при соотнесении содержания количества желтого цвета (Yellow) с содержанием Р-каротина при коэффициенте корреляции 0,97. Чем ближе значение коэффициента к 1, тем сильнее зависимость между содержанием цветов 4-х цветовых систем в изображении раствора и содержанием Р-каротина.
Для полноценной оценки используют также и сравнение стандартных растворов бихромата калия К2СГ2О7 с гексановой вытяжкой Р-каротина из корнеплодов моркови столовой. В итоге получают фактическое содержание Р-каротина в моркови.
Таким образом, анализ изображений растворов с разной концентрацией бихромата калия К2СГ2О7 позволяет сделать вывод о существенной зависимости между окраской моркови при сканировании корнеплода и содержанием в нем Р-каротина. Первым этапом при разработке экспресс - метода стало сканирование половинки корнеплода моркови. Для оценки каждого образца использовали по 10 корнеплодов. Корнеплод разрезали пополам вдоль, после чего срезом он помещался на стекло сканера, и производилось сканирование. С помощью программы Photoshop CS было определено содержание красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue) цветов и их суммы (RGB). Параллельно у этих образцов был проведен лабораторный химический анализ методом тонкослойной хроматографии и определено содержание Р-каротина. Затем, между полученными данными от двух вариантов исследований (сканирование и химический анализ) была определена корреляционная зависимость.
Максимальный коэффициент корреляции, полученный нами на этом этапе разработки метода достигал величины г=0,69 между показателем Red и содержанием Р-каротина, что не соответствовало нашим ожиданиям.
Следующим этапом в нашей работе стал поиск другой системы анализа изображения, кроме использующейся нами системы RGB. Нами были рассмотрены еще 3 системы: СМУК, Lab, HSV.
Имеющиеся данные, полученные по системе цветов RGB при сканировании среза половинки корнеплода, были переведены в системы цветов СМУК, Lab, HSV и определен коэффициент корреляции между полученными показателями и содержанием р-каротина.
В связи с тем, что перед нами стояла задача создать универсальный метод оценки корнеплодов моркови, то анализируя результаты, полученные при установлении вышеописанных закономерностей, более всего нас интересовала, где максимальный коэффициент корреляции наблюдается между показателем «а» в системе Lab и содержанием р - каротина (0,68).
Дальнейшим этапом в нашей работе было получение с помощью мелкой терки из корнеплодов моркови мелкодисперсной массы (мезги) и определение содержания р - каротина. Для оценки каждого образца использовали выборку, включающую 10 корнеплодов. Далее полученную мезгу" уплотняли в стандартную стеклянную чашку Петри толщиной слоя 1,0 см, которая и помещалась на стекло сканера. Полученное изображение обрабатывалось в системе RGB и Lab. Между показателями сканирования и содержанием Р-каротина был определён коэффициент корреляции.
Максимальный коэффициент корреляции, полученный на этом этапе разработки методики достигал величины г=0,73 между показателем Red и содержанием Р-каротина, что вновь не соответствовало нашим ожиданиям.
Последний этап работы. С помощью соковыжималки из корнеплодов моркови был выделен сок и в образце определено содержание Р - каротина методом ТСХ. Для того, чтобы сохранить корнеплод, показавший высокое содержание каротина, нами для получения сока через соковыжималку пропускалась половина корнеплода (корнеплод разрезали вдоль).
Для оценки каждого образца использовали выборку, включающую 10 корнеплодов, из которых выделяли сок. Далее сок наливали в два варианта сканирования чашек Петри: стеклянную (диаметр чашки 100 мм, толщина стекла 3 мм) и пластиковую (диаметр чашки 100 мм, толщина пластика 2 мм), которые и помещались на стекло сканера. Нами была выбрана толщина слоя сока 1 см. Полученное изображение обрабатывали в системе RGB и Lab. Между показателями сканирования и содержанием Р-каротина было определен коэффициент корреляции (табл. 52).