Vliv vodního stresu brambor na obsah monosacharidů v hlízách

Klára Podhorecká

Bachelor's thesis

The effect of water stress on the content of monosaccharides in potato tubers

Abstract:

Bakalářská práce je zaměřena na sledování vlivu stresových faktorů na vybrané metabolity, především monosacharidy. První část je věnována stručné charakteristice brambor, tedy významu plodiny, původu, morfologii, pěstování, dále jsou popsány nároky brambor na prostředí i výživu. V další části je podrobněji rozebírána problematika chemického složení hlíz se zaměřením na sacharidy. Brambory jsou oblíbeným zdrojem sacharidů a jsou konzumovány v celosvětovém měřítku. Dále jsou brambory bohaté na vitaminy zejména vitamin C, B1, B3 a B6, rovněž obsahují vysoký obsah minerálních látek, hlavně draslíku a hořčíku. Jako další jsou v bramborách přítomny barviva, antioxidační látky, fenolové a příbuzné látky, bílkoviny a v malé míře i lipidy. Uvádí se, že bílkoviny hlíz brambor řadíme mezi nutričně nejhodnotnější bílkoviny rostlinného původu, z nichž patatin je považován za hlavní zásobní bílkovinu a je uložen ve vakuolách. Látky, které naopak působí negativně na lidský organismus, jsou tzv. glykoalkaloidy, syntetizované rostlinami čeledi Solanaceae. U brambor je nejvýznamnější alfa-solanin a alfa-chaconin. Hodnota hlíz je dána především jejich chemickým složením, které z nich vytváří potravinu a surovinu. Obsah cukrů v hlíze je relativně nízký (0,5 % v původní hmotě) a i přesto má jejich obsah význam jak z hlediska zpracovatelského, tak i senzorického. Mezi hlavní redukující monosacharidy je řazena glukosa a fruktosa, obvykle s koncentrací od 0,15 do 1,5 %. Obsah cukrů výrazně ovlivňuje vnitřní a vnější znaky kvality především smažených výrobků. Některé studie potvrzují, že hromadění sacharidů by mohlo pomoci odolávat extrémním stresovým podmínkám, zejména nízkým teplotám, zasolení či vodnímu deficitu. V další kapitole byl vytvořen souhrn stresových faktorů působících na rostliny, se zaměřením na brambory. U rostlin lze hovořit o stresu, pokud proměnlivost negativních faktorů vnějšího prostředí překročí určitou mez. Hlavním tématem a zároveň nejvíce limitujícím faktorem je nedostatek vody neboli vodní stres. Dále byly zmíněny i ostatní abiotické faktory a okrajově i faktory biotické. Působením stresové reakce vzniká určitá úroveň adaptačních schopností. Přechodně může dojít k aklimatizaci, tedy zvýšení odolnosti vůči abiotickým stresorům. Většina rostlin se pokouší o nastolení tolerance vůči stresu. V rámci kapitoly byly rovněž rozebrány změny během skladování a úpravy brambor, kdy dochází k nežádoucímu tmavnutí hlíz. Nadměrné množství redukujících cukrů způsobuje nepřijatelné hnědnutí smažených produktů. Poslední kapitola teoretické části se zabývá vybranými metodami stanovení sacharidů. Obecně se jedná o metody založené na redukčních vlastnostech sacharidů, na barevných kondenzačních reakcích, měření optické aktivity, měření indexu lomu látek, separačních metodách a dalších. Metodika práce se týká stanovení redukujících monosacharidů (glukosy, fruktosy) a sacharosy pomocí vysokoúčinné kapalinové chromatografie (HPLC) ve čtyřech vybraných odrůdách brambor ze sklizně roku 2015.

Abstract:

Bachelor thesis is focused on monitoring of influence on selected metabolites, especially monosaccharides. The first part is devoted to short characterization of potatoes, therefore the importance of this crop, morphology, cultivation and also are described demands of potatoes on environment and nutrition. In the next section is detailed discussed problems of the chemical composition of tubers with a focusing on carbohydrates. Potatoes are globally consumed and are popular source of carbohydrates. Potatoes are rich in vitamins also, especially in vitamin C, B3 and B6. Potatoes contain a high content of minerals, especially potassium and magnesium, too. As another substances are in potatoes colorants, antioxidants, phenolic and related substances, proteins, and small amount of lipids. It is noted that proteins of the potato tuber are ranked among nutritionally valuable proteins of vegetable origin. Among this proteins is ranked Patatin, which is considered to be a major reserve protein and it is placed in the vacuoles. Substances, which has a negative effect on the human body are called Glycoalkaloids the opposite. Glykoalkaloids are synthesized by plants of the family Solanaceae. The most significant substances in potatoes are alfa-solanine and alfa-chaconine. Value of tubers is primarily determined by their chemical composition, which forms food and raw materials. The contents of sugars in the tubers are relatively low (0,5 % of the original mass), and even though their contents are important both in aspect of manufacturing and in sensory aspect. The main reducing monosaccharides are ranked glucose and fructose, typically with a concentration of 0,15 - 1,5 %. The sugar content significantly affects internal and external quality characteristics especially fried products. Several studies confirm that the accumulation of carbohydrates might help resist extreme stress conditions, especially low temperatures, salinity and water deficiency. In the next chapter is created summary of stress conditions effects on plants with focusing on potatoes. In plants we can talk about stress, if variability of negative environmental factors exceeds a certain limit. The main theme and also the most limiting factor is deficiency of water in other words water stress. Also were mentioned other factors abiotic and biotic factors marginally. By effects of stress reaction is created a specific level of adaptive skills. Temporarily it can lead to acclimatization, which increasing the resistance to abiotic stressors. Most of plants are trying to establish the tolerance to stress. In this Chapter were also described changes during storage and during heat treatments of potato, which leads to an undesirable darkening of the tubers. Excessive levels of reducing sugars cause unacceptable browning of fried products. In the last chapter is described selected methods of determining carbohydrates. These methods are based on reducing properties of sugars, on their condensing reactions by color, measurement of optical activity, measurement of refractive index, separation methods and others. The methodic of work clarifies the determination of reducing monosaccharides (glucose, fructose), sucrose by the high performance liquid chromatography (HPLC) in four selected varieties of potatoes from harvest of 2015.

Keywords

brambory, monosacharidy, redukující cukry, stres

Keywords

potatoes, monosaccharides, reducing sugars, stress

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 11. 4. 2016

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Matyáš Orsák, Ph.D.
• Reader: František Hnilička, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Agriculture, Horticulture and Rural Development / Nutrition and Foodstuffs