Научный доклад
Научный доклад - презинтация
по теме диссертационной работы
«Эколого-биологическая и фитоценологическая характеристика Humulus lupulus L. в РСО-А.»
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
 nauchnyy_doklad.pptx | 298.02 КБ |
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Актуальность работы. В современное время активный интерес вызывает изучение дикорастущего растения хмель обыкновенный ( Humulus lupulus ). Это растение применяется в медицине и пищевой промышленности, что обеспечивает ему ключевое место во многих исследованиях. В связи с этим целесообразным и перспективным является дальнейшее изучение химического состава биологических и фармакологических свойств дикорастущего растения Humulus lupulus и возможности выявления благоприятных экологических зон, позволяющих, в последствии, активно культивировать данное растение на территории нашей республики, где оно широко используется в промышленных масштабах.
Цели и задачи исследования. Изучение и сравнение наиболее благоприятных экологических зон, с необходимыми абиотическими факторами окружающей среды, которые позволят культивировать растение рода хмель в промышленных масштабах. Провести физиолого-анатомическое исследование листьев и шишек растения хмеля обыкновенного, выявить диагностически значимые особенности строения. Проанализировать и проработать степень изученности по химическому составу и биологическим свойствам дикорастущего растения хмеля обыкновенного. Провести сравнительное изучение химического состава листьев и соплодий дикорастущего растения хмеля обыкновенного, на предмет аккумуляции токсичных веществ, в частности, на наличие тяжёлых металлов. Дать теоретическое обоснование расширения сырьевой базы для пищевой хлебобулочной промышленность, источником которой служит растения изучаемого вида.
Научная новизна. В Республике Северная Осетия-Алания впервые проводились исследования, связанные с аккумулятивными свойствами соплодий и листьев дикорастущего растения хмеля обыкновенного ( H . L .) на предмет накопления тяжёлых металлов ( Cu , Pb , Ni , Fe , Zn , Co , Cd ). Кроме этого, ряд изучений, посвященных модификациям клеток эпидермиса шишек, анатомических особенностей соплодий и листьев дикого растения хмеля обыкновенного, определили динамику изменений параметров в размерах и формах изучаемого объекта, позволивших установить закономерность зависимости физиолого-анатомических свойств от абиотических факторов экологических зон, где был собран исследуемый материал. Впервые в Республике Северная Осетия-Алания проведено морфолого-анатомическое исследование листьев хмеля обыкновенного дикорастущего. Обозначены значимые количественные и морфологические особенности.
Практическая и теоретическая значимость. Были получены результаты исследований аккумулятивных свойств соплодий и листьев дикого растения хмеля обыкновенного, на предмет накопления в них тяжелых металлов ( Cu , Pb , Ni , Fe , Zn , Co , Cd ). Результат показал безопасное использование хмелевого отвара из соплодий дикорастущего хмеля обыкновенного в пищевой промышленности, для производства хлебобулочных изделий, сырье для которого было собрано в разных экологических зонах нашей республики. Доказана перспективность совместного использования дикорастущего растения хмеля обыкновенного, вместе с культивируемыми сортами, что позволит оптимизировать сырьевую базу нашей республики. Определение естественного ареала обитания дикорастущего растения хмеля обыкновенного на территории Республики Северная Осетия – Алания. Выявление наиболее благоприятных экологических зон для возможной культивации диких форм растения Humulus lupulus .
Положения, выносимые на защиту: Практическое и теоретическое обоснование применения местных дикорастущих растительных сырьевых источников. Результаты изучения химического состава шишек и листьев диких форм растения Humulus lupulus . Результаты сравнения морфологических характеристик листьев хмеля обыкновенного дикого вида, собранных в разных экологических зонах нашей республики и зависимость размерных модификаций от воздействия абиотических факторов окружающей среды. Результаты исследований хмеля обыкновенного дикорастущего на предмет аккумулятивного эффекта в шишках и листьях тяжёлых металлов ( Cu , Pb , Ni , Fe , Zn , Co , Cd ). Экспериментально-теоретическое обоснование целесообразности применения в пищевой промышленности, в частности хлебопечении, хмелевого отвара из соплодий хмеля обыкновенного дикорастущего.
Основное содержание работы. 1. Изучения ареала обитания дикорастущего растения хмеля обыкновенного ( Humulus lupulus ) Для изучения ареала обитания данного растения были проведены полевые наблюдения в горных районах 5 ущелий: Цейского; Кобанского ;Куртатинского; Дигорского; Дарьяльского. В результате полевых наблюдений проведенных на территории РСО-Алании были сделаны следующие наблюдения. Ареал распространения экологической популяции дикорастущее растение хмель обыкновенный ( Humulus lupulus ) начинается с предгорной части нашей республики и простирается на всю её равнинную зону. Фитоценозы изучаемых экологических зон отличаются своим абиотическим разнообразием условий, что приводит к формированию соответствующих адаптаций у изучаемых растений. Кроме этого, факторы окружающей среды влияют на количественный состав популяции. Для исследования был взят растительный материал в 10 районах Республики Северная Осетия-Алания: 5 из которых соответствовали предгорной зоне (с. Верхняя Саниба, с. Урсдон, пригород Владикавказа, с.Дур-Дур, пригород Алагира); и 5 – равнинной (с. Ногкау, с. Дарг-Кох, с. Зильги, с. Змейка, с. Заманкул).
Пробы растительного сырья. Проба №1 Ногкау Равнинная зона Проба №2 Дарг-Кох Равнинная зона Проба №3 Верхняя Саниба Предгорная зона Проба №4 Урсдон Предгорная зона Проба №5 Алагирский район Предгорная зона Проба №6 Зильги Равнинная зона Проба №7 Пригород Владикавказа Предгорная зона Проба №8 Змейка Равнинная зона Проба №9 Заманкул Равнинная зона Проба №10 Дур-Дур Предгорная зона
2 . Обмер клеток эпидермиса чешуек соплодий хмеля обыкновенного ( Humulus lupulus ) Рисунок 1 - микропрепараты, используемые в работе по обмеру клеток эпидермиса.
Клетки имеют специфическое строение, внешняя мембрана имеет извилистый рисунок, поэтому обмер производился по крайним точкам клеточных структур. Средние значения длины всех проб составляет 3,05 мкм, а ширины – 1,74 мкм. Колебания длины от 2,46 мкм до 3,56 мкм, и ширины от 1,44 мкм до 1,89 мкм определяет диапазон нормы реакции модификационной изменчивости в пределах данных параметров. № пробы Длинна клетки, мкм Ширина клетки, мкм 1 2.86 1.78 2 2.46 1.44 3 2.96 1.63 4 3.56 1.68 5 2.91 1.65 6 3.17 1.80 7 3.05 1.77 8 3.31 1.86 9 3.39 1.89 10 2.85 1.78
3. Анатомия строения соплодий растения Humulus lupulus Соплодия растения Humulus lupulus состоят из: плодоножки, прицветника, прицветника и лупулиновых желёз. Плодоножка — это видоизменённый побег, несущий плод, и место присоединения соплодия со стеблем. За плодоножкой идет прицветник . Прицветник хмеля или чешуйки соплодия — это его видоизменённый лист, в пазухе которого располагается цветок и соцветие, а впоследствии развивается плод. Ещё одним составляющим соцветия является прицветничек . Он расположен между прицветником и цветком хмеля и служит опорной структурой. Шишковидные соплодия растения хмеля обыкновенного имеют специфические образования, которые выделяют лупулин — это хрупкие и чувствительные желёзки, защищённые прицветником. Они являются богатым источником смол и эфирного масла. Чтобы увидеть желёзки, достаточно разделить шишковидное соплодие хмеля на две части. Они имеют желтоватую окраску, напоминающую цвет пыльцы, и ярко выраженный запах хмеля. Плодом является – орешек.
Рисунок 2 – соплодие хмеля обыкновенного дикорастущего в разрезе.
Изучение и статистическая обработка параметров измерений растительного материала собранного в разных экологических зонах, даёт следующие результаты, которые определяют тот факт, что условия среды в предгорных и равнинных районах на территории Республики Северная Осетия – Алания, одинаково благоприятно влияют на качество изучаемого объекта, в частности, дикорастущего растения хмеля обыкновенного. Предгорная зона Равнинная зона Номер пробы Размер шишки, мм Размер чешуйки, мм Номер пробы Размер чешуйки, мм Размер шишки, мм 3 20-27 10-15 1 18-20 30-32 4 15-20 12-13 2 10-12 15-20 5 20-23 13-15 6 15-16 25-28 7 30-31 14-16 8 15-16 22-24 10 24-25 15-16 9 16-18 25-27 Среднее значение 23 14 Среднее значение 25 16
4. Морфолого-анатомическое исследование листьев хмеля обыкновенного дикорастущего вида На каждую пробу было взято по 20 тройчатых и 20 цельных листьев. Основным критерием исследования были морфолого-анатомические параметры листовых пластинок: длина, ширина, симметричность, цвет, форма и т.д. Средняя длина и ширина листовых пластинок, соответственно, составляет – 8,35 см и 6,25см. Колебания числовых характеристик в ту или иную сторону происходит в пределах нормы реакции возможных модификаций, которые формируются под воздействием факторов среды. Встречаемость цельных листьев на лозах исследуемого дикорастущего растения хмеля обыкновенного колеблется в пределах от 12% до 25 %. Симметричность листовой пластинки, насыщенность окраски вегетативных органов, соответствующий аромат, присущий данному растению: все эти аспекты зависят от влияния экологических условий, где собирался исследуемый материал; фактически, определятся прямая зависимость, чем лучше и благоприятней факторы окружающей среды, тем качественней растительное сырьё, взятое на изучение по заложенным критериям.
Представлены средние количественные характеристики измерений листьев хмеля обыкновенного. № пробы Средняя длинна листа, см Средняя ширина листа, см Средняя длинна листа, см Средняя ширина листа, см тройчатые цельные 1 8.29 5.65 8.35 5.75 2 7. 6 5.5 7.65 6.01 3 8.73 7.04 8.02 6.01 4 9.81 7.94 7.7 6.35 5 7.75 6.27 8.11 6.16 6 8.45 6.2 8.6 6.04 7 8.37 7.52 9.34 8.2 8 7.67 6.33 5.56 7.89 9 7.79 6.3 6.2 7.9 10 5.89 5.58 4.72 6.8
5 . Изучение данных исследования содержания тяжёлых металлов в листьях и соплодиях хмеля обыкновенного дикорастущего вида Многие растения, произрастающие в неблагоприятных экологических зонах, способны аккумулировать в клетках вегетативных органов канцерогены, в частности тяжелые металлы. Для таких районов рекомендовано, на загрязненных почвах, высаживать культурные растения с глубоко распространяющейся корневой системой, так как зона всасывания находится на кончиках корней, где формируются корневые волоски и попадание вредных веществ в растение значительно уменьшается. Хмель обыкновенный дикорастущий - одна из таких культур, он имеет сильно развитую коневую систему. Она прорастает в почву на глубину до 4 м и активно разрастается до 3 м в ширину. В этой связи возникла необходимость исследования степени загрязненности тяжелыми металлами дикорастущего хмеля обыкновенного и его дальнейшего безопасного применения в хлебопекарном производстве. Исследования в образцах проводились на определение содержания и концентрации таких металлов как: Cu , Ni , Zn , Fe , Co , Cd , Pb ; с применением атомно-абсорбционного спектрометра КВФНТ-2АТ. Каждый из этих химических элементов имеет свой спектр длины волны поглощения, которая, в частности, для каждого металла составляет: С u – 324,70 нм; Pb – 217,00 нм; Ni – 232,00 нм; Fe – 248,90 нм; Co – 240,70 нм; Cd – 228,80 нм.
Ме № Со Cd Cu Pb Fe Ni Zn Н 2 0,5 15 14 240 8 250 1 К 0 ,06 0,02 0 0 35 0,7 0 2 0 0 8,7 1,8 178 4.5 48 3 0 0 5 2,2 104 4.4 39 4 0,86 0,4 5,53 1 118 4,3 44,4 5 0 0,4 8,5 4,8 121 1,3 93.3 6 0 0 8,9 2,2 149 4,3 40.4 7 0 0,08 9,8 2,2 202 2 70 8 0 0,04 5.3 1,67 56 2 60 9 1,2 0,07 5,53 0,6 163 0.7 43 10 1 0,2 4,54 0,4 71 1.13 28,5 11 0 0,06 7,7 2,04 75,6 2 35 12 0 0,07 8,7 2,4 117,6 1 90 13 0 0,25 5,2 2,6 125 1,8 47 14 0 0,27 8.7 4 92,5 5,5 43,3 15 0 0,2 5,7 1,3 74,2 1,1 46 Содержание тяжёлых металлов в соплодиях дикорастущего хмеля
Содержание тяжёлых металлов в листьях дикорастущего хмеля Ме № Со Cd Cu Pb Fe Ni Zn Н 2 0,5 15 14 240 8 250 1 К 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0 9 2 181 4.7 51 3 0 0 6 2,5 107 4.5 42 4 1 , 01 0,4 6 1,3 121 4,5 46 5 0 0,45 8,9 5,1 125 1,6 95.3 6 0 0 9,1 2,4 151 4,6 41.5 7 0 0,09 10 2,4 204 2.1 73 8 0 0,08 5.5 2.1 61 2,1 62 9 1,4 0,09 5,6 1 168 1.1 45.2 10 1 0,3 4,5 0,7 75 1.3 30,2 11 0 0,08 7,9 2,1 77 2,1 37,1 12 0 0,09 8,9 2,6 118,3 1,07 92 13 0 0,3 5,3 2,7 127 1,9 49 14 0 0,3 9 4,1 93 6,1 45 15 0 0,2 6 1,7 75 1,3 47
Медь ( Cu ) выполняет в организме человека ту же функцию, что и железо. Некоторые активные биологические вещества, в состав которых входит медь, нейтрализуют действие токсинов, вырабатываемых болезнетворными микроорганизмами, и усиливают действие антибиотиков. Свинец ( Pb ) стимулирует процессы роста и обновления тканей; участвует в процессах ионного обмена; регулирует процент содержание гемоглобина в крови; активизирует или понижает активность некоторых ферментов. Но при этом считается одним из самых распространенных и опасных мутагенов. Ионы никеля ( Ni ) в сочетании с кобальтом, железом, медью участвует в процессах кроветворения (влияет на созревание молодых эритроцитов и повышает уровень гемоглобина в крови человека). Железо ( Fe ) является важным биогенным элементом. Ионы железа ( II ) входят в состав гемоглобина, обеспечивая функцию транспорта газов в организме. Цинк ( Zn ) является компонентом некоторых ферментов, обеспечивающих, в первую очередь, рост и половое созревание организма. Кобальт ( Co ) относится к микроэлементам, он является кофактором в составе витамина В12 (кобаламин), который необходим для полноценного функционирования нервной системы человека и обеспечения ферментативных свойств печени. Кадмий ( Cd ) является токсичным ультрамикроэлементом с явно выраженным мутагенным эффектом, который, кроме этого, поражает многие системы организма. т
6. Изучение микробиологической безопасности пшеничного хлеба, приготовленного с использованием отвара из сырья дикорастущего хмеля обыкновенного Было установлено, что на поверхности контрольного образца, приготовленного на воде, видимый мицелий проявляется уже через 96 ч хранения, а на поверхности хлеба, на основе хмелевого отвара - через 123 ч хранения. Для выявления «картофельной болезни» в хлебобулочных изделиях использовалась пшеничная мука 1-го сорта, обсеменённая бактериями Bacillus suptilis , которая хранилась в условиях оптимальных для развития этих микроорганизмов, в течение 48 часов.
Влияние хмелевого отвара, изготовленного из сырья дикорастущего хмеля обыкновенного, на скорость поражения пшеничного хлеба плесенью Наименование образца Время образования мицелия плесневых грибов, час Контроль (на воде) 96 Хлеб на хмелевом отваре 123
Результаты В результате исследования было установлено, что первые признаки заболевания контрольного образца пшеничного хлеба, изготовленного на воде, обнаруживались через 24 ч хранения, тогда как в хлебе, изготовленном на хмелевом отваре - через 48 ч хранения. В сравнительной таблице 13 наглядно прослеживается динамика микробиологической стойкости образцов хлеба, изготовленного из отвара дикорастущего хмеля обыкновенного. Подтвердилась эффективность повышения микробиологической безопасности производства хлебобулочных изделий из пшеничной муки с использованием отвара из дикорастущего хмеля обыкновенного.
Влияние хмелевого отвара, изготовленного из сырья дикорастущего хмеля обыкновенного, на скорость заболевания пшеничного хлеба «картофельной болезнью» Признаки болезни Контроль Хлеб на хмелевом отваре Через 24 часа термостатирования Наличие специфического запаха выраженный отсутствует Состояние мякиша заминаемый без признаков болезни Наличие нитей при разломе отсутствует отсутствует Через 48 часов термостатирования Наличие специфического запаха явно выраженный выраженный Состояние мякиша сильно заминаемый заминаемый Наличие нитей при разломе присутствует отсутствует
Выводы Было произведено комплексное изучение ареала обитания дикорастущего растения хмеля обыкновенного, которое позволило обозначить территорию распространения этого растения от предгорной и по всей равнинной части Республики Северная Осетия – Алания. Анатомическое и морфолого-физиологическое изучение растений хмеля обыкновенного, собранных в разных районах республики, указывает на благоприятные экологические условия предгорной и равнинной зон для разных популяционных групп, и дальнейшего их использования при возможной культивации, в промышленных масштабах, дикорастущего хмеля обыкновенного. Листья и соплодия собранные с растений разных популяционных групп стали предметом исследований на предмет выявления модификационных особенностей, которые на прямую зависят от действий абиотических факторов окружающей среды тех экологических зон, в которых производился сбор растительного материала. Анализ морфологических исследований показал, что условия, в которых произрастали растения изучаемого вида, благоприятны для изучаемых популяционных групп хмеля обыкновенного. В результате сырье дикорастущего хмеля массовая доля альфа-кислот, в пересчете на абсолютно сухое вещество, меньше установленных норм для культурных видов хмеля. В контроле содержится 4,6 % альфа-кислоты, в исследуемых образцах– в пределах от 1,2 до 2,3 %. исследования показали, что в контроле содержится 7 % золы, а в образцах соплодий дикорастущего хмеля в пределах от 7,1 до 10,1%, что соответствует требованиям ГОСТ. По тому же принципу проводилось определение золы в листьях. Концентрация тяжёлых металлов: Cu , Pb , Ni , Fe , Zn , Co , Cd ; во всех образцах соплодий и листьев дикорастущего хмеля, не превышает нормативных значений. Незначительное увеличение концентрации металлов в клетках листьев связано с тем, что вегетативный период листьев длиннее, чем соплодий, и накопительный эффект выше. Прослеживается динамика микробиологической стойкости образцов хлеба, изготовленного из отвара дикорастущего хмеля обыкновенного. Подтвердилась эффективность повышения микробиологической безопасности производства хлебобулочных изделий из пшеничной муки с использованием отвара из хмеля.
Спасибо за внимание.