WPŁYW STOSOWANEGO DOLISTNIE EKSTRAKTU ŁUBINOWEGO NA PLON I JAKOŚĆ BIAŁKA FASOLI ZWYCZAJNEJ
UPRAWIANEJ NA NASIONA Wojciech Cwojdziński, Krystian Nowak
Akademia Techniczno-Rolnicza w Bydgoszczy
WSTĘP
Rozpoczęte w latach 80-tych badania wykazały, że pozyskiwany w trakcie procesu
odgoryczania wysokoalkaloidowych nasion łubinu ekstrakt oddziałuje na wegetację wie- lu roślin (zboża, burak cukrowy, kukurydza, ziemniak), powodując w efekcie wzrost plo- nu [1, 2, 5, 6, 7]. W badaniach tych ujawniał się także wpływ ekstraktu łubinowego na
równowagę związków azotu w roślinie, czego efektem są stwierdzane wyższe zawartości białka w plonie [1, 2, 5, 6], zmieniony skład aminokwasowy tego białka [7] oraz obniżo- na zawartość azotu azotanowego w plonie [3].Niniejsza praca przedstawia wyniki badań nad wpływem ekstraktu łubinowego na
plon i skład aminokwasowy białka rośliny strączkowej o potencjalnie dużym znaczeniu w żywieniu ludzi, tj. fasoli zwyczajnej uprawionej na nasiona.METODYKA BADAŃ
W doświadczeniu polowym testowano przygotowany w 1991 roku ekstrakt z nasion
łubinu wąskolistnego odmiany Mirela pozyskany według metody Gulewicza (patent pol-
ski nr 152748). Ekstrakt ten zawierał około 81,2 % suchej masy, 8,7 % alkaloidów wy- stępujących w łubinie oraz około 65 % węgłowodanów.Eksperyment polowy, którego przedmiotem była fasola zwyczajna (Phaseolus vul- garis L.) odmiany Bor, zrealizowano w 1992 roku w miejscowości Ułomie (woj. bydgo- skie) na glebie czarnoziemnej, klasy bonitacyjnej IIla. Przeprowadzono jednoczynniko- we ścisłe doświadczenie według metody losowanych bloków w 3 powtórzeniach z nastę- pującymi poziomami dolistnego stosowania na fasolę ekstraktu z nasion łubinu wąsko-
listnego: ‘
1) obiekt kontrolny, opryskiwany cieczą roboczą bez ekstraktu,
2) obiekt z dawką 5 kg s.m. ekstraktu na 1 ha,
3) obiekt z dawką 10 kg s.m. ekstraktu na 1 ha,
4) obiekt z dawką 20 kg s.m. ekstraktu na 1 ha.Powierzchnia poletka wynosiła 24,75 m?, do zbioru 13,5 m”. Poletka wytyczono kontrolując obsadę roślin w ten sposób, aby na każdym poletku była jednakowa ilość
zdrowych roślin. Ciecz roboczą do oprysku przygotowywano bezpośrednio przed zabie-
giem, mieszając w odpowiednich proporcjach wodę z ekstraktem, tak aby dawka opryskuwynosiła w przeliczeniu 400 dm? roztworu /ha.
Przedpłonem dla fasoli był rzepak ozimy. Zastosowano nawożenie mineralne w dawce
80 kg K,O/ha w postaci siarczanu potasowego i 30 kg POs/ha w postaci superfosfatu
potrójnego. Nawozy mineralne stosowano wiosną pod kultywator.
322 W. CWOJDZIŃSKI, K. NOWAK
Nasiona fasoli zaprawione zaprawą Dithane wysiano 20 maja 1991 roku w iłości 100 kg/ha do przygotowanej zgodnie z zaleceniami agrotechnicznymi roli. W doświadczeniu zastosowano ręczne zwalczanie chwastów oraz dwukrotny oprysk na choroby grzybowe (15.06 - cynkomiedzianem i 06.07 - Dithane). Oprysk ekstraktem łubinowym wykonano 21.06.1991 roku.
Przed zbiorem fasoli policzono liczbę plonujących roślin. Następnie fasolę zebrano ręcznie 8 IX 1991 roku. Po omłocie pobrano z każdego poletka reprezentatywne próby nasion fasoli do badań laboratoryjnych. W rozdrobnionych próbach oznaczano:
- zawartość azotu metodą destylacji wg Parnasa- Wagnera w skali mikro po minerali- zacji na mokro w stężonym kwasie siarkowym według Kjeldahla,
- skład aminokwasowy białka za pomocą analizatora aminokwasów typ T339 pracu- jącego według metody kolumny jonowymiennej po 24 godzinnej hydrolizie w 6 M
kwasie solnym, w temperaturze 110 °C.
Wyniki badań opracowano statystycznie stosując test Fischera-Snedecora dla osza- cowania istotności wpływu badanego czynnika oraz test t-Studenta dla oceny różnic mię- dzy średnimi obiektowymi.
WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA
W doniesieniach Kahnta i Hijaziego [5, 6] wskazuje się, że dla dawek 25 i 50 kg/ha ekstraktu łubinowego przyrost plonu badanych roślin w stosunku do obiektu kontrolnego wynosił 17,1-20,0 %. Cwojdziński i wsp. [1], a także Cwojdziński i Nowak [2] donoszą, że pod wpływem oprysku ekstraktem łubinowym plony roślin wzrastały w szerszym za- kresie, od 15 % do 50 %. Dla większości roślin w badaniach Cwojdzińskiego i Nowaka [2], a także Michalskiego i wsp. [7], przyrosty plonów kształtowały się jednak również w gra- nicach 15-25 %. Stwierdzono, że optymalne pod względem wpływu na wysokość plonu roślin są dawki 10-20 kg s.m. ekstraktu/ha [2].
Wyniki doświadczenia przeprowadzonego na fasoli wskazują (tab.1), że pod wpły- wem dawek oprysku roślin ekstraktem łubinowym plon nasion wzrastał w podobnym stop- niu, jak w wyżej podanych badaniach. Przyjmując wysoki plon nasion fasoli [9] z obiek- tu nie opryskiwanego ekstraktem = 2,1 t/ha za 100 % stwierdzono, że plon nasion fasoli z obiektu opryskanego ekstraktem w dawce 5 kg s.m./ha wynosił 104,9 %. Z obiektu z dawką ekstraktu 10 kg s.m./ha uzyskano plon nasion w relatywnej wysokości 112,9 %, a z obiektu z dawką 20 kg s.m./ha - 116,4 %. Tak więc dla najwyższej z badanych dawek ekstraktu zaobserwowano przyrost plonu nasion o 16,4 %, co w wartościach bezwzględ- nych stanowi 0,345 t/ha.
Dawki ekstraktu łubinowego powodowały w okresie wegetacji wzrost masy roślin fa-
soli z jednostki powierzchni, czego efektem, obok wyższego plonu nasion, były wyższeplony słomy (tab.1). W literaturze oddziaływanie ekstraktu łubinowego na wegetację roślin
wiąże się z wpływem fitosanitarnym tego preparatu na opryskiwane rośliny [8] i glebę [5, 6]oraz stymulującym (regulacyjnym) jego wpływem na metabolizm roślin, w tym na wyko- rzystanie azotu przez rośliny [2, 3, 7]. W przeprowadzonych badaniach zwiększone pod wpływem dawek ekstraktu łubinowego plony uzyskano przy większej o 5-5,9 tys. szt./ha obsadzie roślin w okresie zbioru oraz zwiększonej o 5,9-13,6 g masie 1000 nasion fasoli.
Można zatem wnioskować, że ujawniły się tutaj polepszające warunki wegetacji fasoli właściwości badanego preparatu, czego efektem były wyższe plony nasion.
Tabela 1. Wpływ alkoholowego ekstraktu z nasion łubinu gorzkiego na cechy plonu nasion fasoli
Table 1. Influence of alcohol extract from bitter lupin seeds on characters of seed yield
of snap bean
Dawki ekstraktu w kg s.m./ha Sred- NIR Cecha - Feature Doses of extract in kg d.m. perha| nia LSD 0 5 10 20 | Mean p= 0,05 Plon nasion - Yield of seeds, t/ha 2,10 2,19 2,37 2,44 2,28 0,172 Plon stomy - Yield of straw, t/ha 3,14 3,20 3,35 3,45 3,29 0,165
Obsada szt./m* - Plant density per 1m? | 110,6 |111,6 |115,6 |116,5 |1 13,6 2,56
Masa 1000 nasion, g 491,9 |496,5 |497,8 |505,5 |497,9 | 630
Weight of 1000 seeds, g
Zawartość białka - Protein content, % 22,35| 21,96] 22,13] 22,35| 22,20 ni-ns Plon białka - Protein yield, kg/ha 468,6 | 479,1 | 523,9 |546,2 | 504,4 52,39
Zawartość aminokwasów - Content of amino-acids, g/16gN Suma aminokwasów egzogennych
Sum of egzogenic amino-acids w tym - including:
42,59 | 43,96 | 44,02 | 45,92 | 44,12 1,22 arginina - arginine 5,37 | 5,35} 5,57 | 5,64| 5,48 ni-ns fenyloałanina - fenyloalanine 4,87 | 5,37] 5,13] 5,21] 5,14 0,33 histydyna - histydyne 3,73 | 3,92 | 4,08} 4,12] 3,96 0,22 izoleucyna - isoleucine 4,69 4,86 | 4,95 4,85 4,84 ni-ns
leucyna - leucine 8,22 | 8,46 | 8,42 | 845] 8,39 ni-ns
lizyna - lysine 5,34 | 5,75 | 5,42] 5,40] 5,47 0,10
metionina - methionine 1,80 1,82 1,77 1,74 1,78 ni-ns
treonina - threonine 2,93 3,04 | 3,00} 3,03 3,00 ni-ns
walina - valine 4,83 4,77 | 4,80 5,01 4,85 ni-ns
Suma aminokwasów endogennych
Sum of endogenic amino-acids w tym - including:
41,77 | 43,35 | 43,14 | 43,44 | 42,92 ni-ns alanina - alanine 3,75 | 3,75] 4,03} 4,10] 3,91 0,27
glicyna - glicyne 3,11 | 3,24 | 3,20 | 3,40] 3,24 ni-ns
kwas asparaginowy - asparagin acid 9,28 | 9,41 | 8,83 | 9,66 | 9,29 0,41 kwas glutaminowy - glutamin acid 12,61 | 13,00 | 12,88 | 13,10 | 12,90 ni-ns prolina - proline 8,28 | 8,48 | 9,22 | 9,60 | 8,89 0,47
seryna - seryne 2,96 | 3,16] 2,941 3,20 | 3,07 0,19
tyrozyna - tyrozyne 2,60 | 2,94 | 2,92] 2,87] 2,83 0,10
Suma aminokwasów ogółem
Total amino-acids
Wskaźnik aminokwasów egzogennych Essential Amino Acids Index (EAAI)
ni - różnice nieistotne; ns - not significant differences
84,36 | 87,31 | 87,16 | 89,36 | 87,05 1,04
78,30 | 81,15 | 80,72 | 81,17 | 80,34 1,54
Fasola, podobnie jak inne rośliny strączkowe, charakteryzuje się zdolnością do sym-
biozy z bakteriami syntetyzującymi azot atmosferyczny. W praktyce w dużym stopniu uniezależnia to rośliny od zasobności podłoża w związki azotu. Białko nasion fasoli skła-
da się w ok. 95-99 % z frakcji globulin i ałbumin, a na ogół zgodnie przyjmuje się, że
324 W. CWOJDZIŃSKI, K. NOWAK
frakcje białkowe roślin strączkowych mają bardzo zbliżony i stały skład aminokwasowy [4]. Z tych wzgłędów zawartość i skład białka tych roślin uważa się za stabilne. Dlatego też w świetle wcześniejszych badań na innych roślinach, interesującym wydawało się określenie wpływu ekstraktu łubinowego na zawartość i skład aminokwasowy białka ba- danej fasoli.
W przeprowadzonych badaniach nie stwierdzono zmian w zawartości białka w na-
sionach fasoli pod wpływem ekstraktu łubinowego. Plon białka z jednostki powierzchni był wyższy po zastosowaniu dawek ekstraktu w takim samym stopniu, jak plon nasion.
Natomiast ujawnił się pewien modyfikujący wpływ ekstraktu łubinowego na zawartość
aminokwasów w białku. Pod wpływem dawek ekstraktu stwierdzono w białku fasoli wzrost zawartości fenyloalaniny, histydyny, lizyny oraz proliny i tyrozyny. Zawartość po- zostałych badanych aminokwasów, w tym szczegółnie dominującego w białku fasoli kwasu glutaminowego oraz limitującej wartość biologiczną białka metioniny, nie ulegała wyraźnym zmianom. W odniesieniu do metioniny pod wpływem wyższych z badanychdawek ekstraktu rysuje się wręcz tendencja do obniżenia jej zawartości. W efekcie zaob-
serwowanych zmian stosowany ekstrakt powodował wzrost wartości wskaźnika amino- kwasów egzogennych z 78,3 % dla obiektu kontrolnego do 81,1 % przy dawce 5 kg s.m.ekstraktwha i 81,1 % przy dawce 20 kg s.m.ekstraktu/ha. Wyniki te wskazują, że także w przypadku rośliny strączkowej - fasoli - ujawnił się interesujący regułacyjny wpływ
ekstraktu łubinowego na syntezę związków azotu w roślinie.WNIOSKI
1. Zastosowany dolistnie ekstrakt łubinowy powodował zwiększenie plonu nasion fasoli.
Zwiększenie plonu następowało w wyniki wzrostu masy 1000 nasion i większej obsa- dy roślin.
2. Badany ekstrakt łubinowy powodował zmiany w składzie aminokwasowym białka na-
sion fasoli. W efekcie tych zmian wartość wskaźnika aminokwasów egzogennych dla białka nasion fasoli wzrastała o 2,85 % pod wpływem dawki 5 kg s.m. ekstraktu/ha
i o 2,87 % pod wpływem dawki 20 kg s.m. ekstraktu/ha.LITERATURA
[1] CWOJDZIŃSKI W., MICHALSKI Z., NOWAK K., GULEWICZ K., 1989: Studies on the influence of bitter lupine extract on the yield of different cultivated plants.
Lupin Newsletter, 13: 46-54.
[2] CWOJDZIŃSKI W., NOWAK K., 1993: Wpływ dolistnego stosowania alkohołowe- go ekstraktu z nasion łubinu gorzkiego na plon roślin. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol.,
409: 195-202.
[3] CWOJDZIŃSKI W., GULEWICZ K., NOWAK K., 1996: Ekstrakt z nasion łubinu gorzkiego czynnikiem ograniczającym kumulację azotanów przez korzenie marchwi.
Mat. konf. „Łubin: kierunki badań i perspektywy użytkowe”, PTŁ Poznań, 254-265.
[4] GRZESIUK S., KULKA K., 1981: Fizjologia i biochemia nasion. PWRiL Warszawa.
[5] KAHNT G., HIJAZI L.A., 1987: Effect of bitter lupin extract on growth and yield of
different crops. J. Agron. Crop Sci., 159: 320-328.[6] KAHNT G., HIJAZI L.A., 1991: Use of lupinex to increase crop yield and improve
harvest quality with lesser nitrogen fertilization. J. Agron. Crop Sci., 166: 228-237.[7] MICHALSKI Z., CWOJDZINSKI W., NOWAK K., GULEWICZ K., 1995: Plono-
wanie i wartość biologiczna białka pszenżyta ozimego pod wpływem ekstraktu z na-sion łubinu wysokoalkaloidowego. Mat. konf. „Postępy w badaniach łubinu”, PTŁ Poznań, 43-54,
[8] PERETIATKIEWICZ M., MARKIEWICZ M., WOJTASZEK P., STENCEL M., KOLANOWSKA A., TWARDOWSKI T., GULEWICZ K., 1987: The treatment of lupines seeds for their utilization as fodder. Lupin Newsletter, 10: 31-35,
[9] SZYRMER J., 1987: Stan i perspektywy uprawy fasoli na suche ziarno. Nowe Rol., 15-17.
STRESZCZENIE
W doświadczeniu polowym badano wpływ alkohołowego ekstraktu z nasion łubinu
gorzkiego na plon oraz zawartość i jakość białka nasion fasoli zwyczajnej (Phaseolusvulgaris L.) odmiany Bor. Stwierdzono, że dawki ekstraktu w zakresie od 5 do 20 kg s.m./ha powodowały wzrost plonu nasion fasoli o 4,2-16,2 %. Dawki te w zasadzie nie wpływały na zawartość białka, zmieniały natomiast w pewnym stopniu jego skład amino-
kwasowy. W efekcie wartość wskaźnika aminokwasów egzogennych dla białka nasionfasoli wzrastała o 2,85 % pod wpływem dawki 5 kg s.m. ekstraktu/ha i o 2,87 % pod
wpływem dawki 20 kg s.m. ekstraktu/ha.EFFECT OF FOLIAR APPLICATION OF LUPIN EXTRACT ON YIELD AND PROTEIN QUALITY OF SNAP BEAN CULTIVATED FOR SEEDS
Wojciech Cwojdziński, Krystian Nowak University of Technology and Agriculture, Bydgoszcz
Summary
In field experiment the influence of extract from bitter lupin seed on content and
