Document Type : Research Paper
Authors
1 Department of Chemistry, Faculty of Science, Shahid Chamran University of Ahvaz, I.R. of Iran
2 Depatment of Biology, Faculty of Sciences, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, I.R. of Iran
3 Assistant Professor, Department of Agronomy, Cotton Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Gorgan, I.R. of Iran.
Abstract
Cotton scientifically known as Gossypium hirsutum L. is a dwarf plant from the Malvaceae family and from the Gossypeae clan, that is native to tropical and subtropical regions. Cotton is one of the most important sources of oils globally and is rich in fiber and protein. It can also be used as animal feed. The purpose of this study was to compare the primary and secondary metabolites of the seed of two species, G. hirsutum L. and G. arboreum L. Compounds such as flavonoids, alkaloids, tannins, saponins, and steroids were detected in the two types of cotton. The biochemical properties of gossypol, flavonoid, flavonol, phenol and the antioxidant capacity of the cotton-seeds were evaluated. The results of the study indicated that G. arboreum L. as compared to G. hirsutum L. is valuable for use as animal feed and oil extraction, due to its higher amounts of fat, fiber and protein. A comparative study of the two species showed that both species had high antioxidant capacity and gossypol levels. Type G. hirsutum L. has greater quantities of phenol and flavonol than G. arboreum L. which can lead to the use of this species for breeding purposes and the creation of resistant strains to biological stress. The presence of large amounts of gossypol in the studied species indicates that consideration should be given for their utilization in various applications in the food and feed industry.
Keywords
Main Subjects
مقایسه ویژگیهای بیوشیمیایی و ظرفیت آنتی اکسیدانی بذر دو گونه پنبه
Gossypium hirsutum L. و Gossypium arboreum L.
فریناز زنگنه، محمد جواهریان2، مریم کلاهی3 و الهام فغانی4
2و1 ایران، اهواز، دانشگاه شهید چمران اهواز، دانشکده علوم پایه، گروه شیمی
3 ایران، اهواز، دانشگاه شهید چمران اهواز، دانشکده علوم پایه، گروه زیست شناسی
4 ایران، گرگان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، موسسه تحقیقات پنبه کشور
تاریخ دریافت: 12/09/1398 تاریخ پذیرش: 12/11/1398
چکیده
سرده پنبه با نام علمیGossypium ، گیاهى دولپهاى از خانواده مالواسه (Malvaceae) و از طایفه گوسیپیه (Gossypeae)، بومی مناطق گرمسیر و شبهگرمسیر میباشد. پنبهدانه، یکی از دانههای روغنی مهم سرشار از فیبر و پروتئین در دنیا محسوب میشود که میتواند بهعنوان خوراک دام مورد استفاده قرار گیرد. هدف از این مطالعه بررسی مقایسهایی متابولیتهای اولیه و ثانویه در بذر دو گونه G. hirsutum L. و G. arboreum L. است. حضور ترکیباتی همچون فلاونوئید، آلکالوئید، تانن، ساپونین، استروئید، به ترتیب با استفاده از آزمونهای آمونیاک و سود، مایر و واگنر، استات سرب، کف و اسید سولفوریک در دو گونهی پنبه، بهصورت کیفی شناسایی و تأیید شد. همچنین ویژگیهای بیوشیمیایی از جمله اندازهگیری کمّی میزان گوسیپول، فلاونوئید، فلاونول، فنول و ظرفیت آنتی اکسیدان در پنبهدانه مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان میدهد که گونهی G. arboreum L. نسبت به گونهی L. G. hirsutum به لحاظ داشتن مقادیر بیشتری از چربی، فیبر و پروتئین، ارزش بالایی برای استفاده بهعنوان خوراک دام و استخراج روغن دارد. بررسی مقایسهای دو گونهی مطالعه شده نشان داد که هر دو گونه دارای ظرفیت آنتی اکسیدانی و میزان گوسیپول بالایی هستند. گونهی .G. hirsutum L نسبت به گونهیG. arboreum L. دارای مقادیر بیشتری فنول و فلاونول است که میتواند به استفاده از این گونه برای اهداف اصلاحی و ایجاد گونههای مقاوم به تنشهای زیستی رهنمون نماید. وجود مقادیر زیاد گوسیپول در گونههای مورد مطالعه نشان میدهد که باید ملاحظاتی در کاربردهای مختلف آنها در صنایع غذایی و خوراک دام مورد توجه قرار گیرد.
واژه های کلیدی: ظرفیت آنتی اکسیدان، گوسیپول، متابولیت، Gossypium.
* نویسنده مسئول، تلفن: 0613331045 ، پست الکترونیکی: m.kolahi@scu.ac.ir
مقدمه
گیاهان، مواد شیمیایی مختلفی در دیواره سلولی خود دارند. این مواد را به دو دسته کلی تقسیمبندی میکنند: دسته اول، موادی هستند که نتیجه سوختوساز اولیه گیاه تولید هستند، مانند پروتئینها، چربیها و کربوهیدراتها و دسته دوم، مواد حاصل از سوختوساز ثانویه گیاهان مانند: فنولیک، ترپنوئیدها و آلکالوئیدها هستند(5). این ترکیبات نقش مهمی در فعالیتهای حیاتی گیاه ندارند، اما خواص دارویی بسیاری دارند. این ترکیبات همچنین در ردهبندی گیاهان و تشخیص واریتههای زراعی کاربرد دارند.(6).
سرده پنبه با نام علمی Gossypium یکی از پرمصرفترین و مهمترین گیاهان و الیاف طبیعی در تولید لباس و منسوجات در جهان است. بیش از 39% از کل منسوجات مصرفی در جهان، از الیاف پنبه تولید میشود، از اینرو، کشت و تولید پنبه صرفه اقتصادی بسیار زیادی دارد. الیاف و دانهی پنبه از جمله مهمترین اجزای گیاه پنبه محسوب میشوند. از کرک پنبه بهعنوان منبع سلولز در محصولات آرایشی و بهداشتی، ساخت مبلمان، تشک و غیره استفاده میشود. امروزه کشورهای جهان بیشتر از هر فیبر دیگر، از فیبر پنبه استفاده میکنند. پنبه بهواسطه بهکارگیری خدمات و تجهیزات، محرّک خوبی برای فعالیتهای اقتصادی بهشمار میرود. درآمد سالانه تجارت پنبه در ایالات متحده بهعنوان محصول شماره یک، بیش از 120 میلیارد دلار میباشد. پنبه در ایران بهعنوان یک محصول پرکاربرد در کشاورزی به حساب میآید. حدوداً 2 میلیون نفر در کشور، از فعالیت در توزیع صنایع وابسته به پنبه امرار معاش میکنند. در بین محصولات کشور، بعد از گندم و جو و برنج، پنبه بیشترین کشت را دارد (1). پنبه از جمله نخستین گیاهان دستکاری شدهی ژنتیکی است. پنبهدانه یکی از فرآوردههای گیاهی است که میتوان از آن بهعنوان منبعی از انرژی و پروتئین در جیره غذایی دام و طیور استفاده کرد. در کشورهای در حال توسعه که کشت پنبه رواج دارد، آرد پنبهدانه میتواند منبع پروتئینی با ارزشی برای غذای انسان باشد. پنبهدانه، یکی از دانههای روغنی مهم در دنیا محسوب میشود که هم میتواند بهعنوان خوراک دام مصرف شود و هم در کارخانههای روغن، از آن برای تولید روغن، کنجاله، غذا و غیره استفاده شود (29).
گوسیپول ترکیبی پلیفنولی سمّی و زرد رنگ است که در گیاهان سرده Gossypieaeتیره مالواسه یافت میشود. گوسیپول نه تنها در پنبه، بلکه در بسیاری از گونههای مالواسه یافت میشود که در طب سنتی، کاربردهای زیادی دارد. گوسیپول دارای فرمول شیمیایی C30H30O8 با جرم مولی g/mol 563/518 است که با توجه به داشتن گروه آلدهیدی و فنولی، بسیار فعال و واکنش دهنده است (8).
پنبه گیاهى دولپهاى از خانواده مالواسه (Malvaceae) و از طایفه گوسیپیه، بومی مناطق گرمسیر و شبهگرمسیر میباشد. سرده گوسیپیوم دارای حدود ۵۰ گونه است که در ریختها و شکلهای متنوع با ویژگیهای متفاوت، دیده میشوند. خاستگاه سرده گیاه پنبه به ۱۰–۵ میلیون سال پیش میرسد (13).
پراکنش پنبههای وحشی در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری تا مناطق نیمه خشک دنیا وسعت دارند (36). گونههای مورد بررسی در این تحقیق عبارتند از: G. hirsutum L. و G. arboreum L. که گونهی G.hirsutum L. از گروه پنبههای الیاف متوسط است که از اصلاح یک توده وارداتی پنبه به روش پدیگری-ماسال (Paddy-Masal) حاصل گردید. هدف از انتخاب گونهی G. hirsutum L. زودرسی و همچنین فرم مناسب بوته آن بود، که مورد توجه قرار گرفت. خصوصیات زراعی و کیفیت الیاف این گونه از لحاظ زودرسی، وزن قوزه، عملکرد و همچنین ظرافت الیاف، مورد توجه هستند. با توجه به چنین خصوصیاتی، این گونه در برنامههای اصلاح رقم قرار گرفت. در حال حاضر گونهی G. hirsutum L. توسط مرکز تحقیقات پنبهی کشور برای کشت در استانهای گلستان، اردبیل، خراسان شمالی و بخشهایی از مناطق مرکزی کشور، جهت کشت معمول و همچنین کشت دوم، پس از برداشت گندم پیشنهاد و معرفی شده است (2).
در حال حاضر گونه G. arboreum L. در بسیاری از مناطق دنیا، مورد کشت قرار میگیرد. از ویژگیهای این گونه، ظرافت نامطلوب و طول الیاف کوتاه آنها میباشد (22-18 میلیمتر). البته این ویژگیها توسط انتقال صفات مربوط به کیفیت مطلوب الیاف، از گونههای دور به این گونهها تا حدودی رفع شده و محققین توانستهاند گونههایی با طول الیاف بلند، از این طریق ایجاد نمایند، که این گونهها میتوانند جهت اصلاح کیفیت الیاف سایر گونههای مربوط به گونه مذکور به کار گرفته شوند. گونه
G. arboreum L. جهت اصلاح گونه L. herbaceum G. مورد استفاده قرار میگیرد، بهطوریکه گونههایی با طول الیاف 28 میلیمتر و ظرافت 2/4 بدست آمده است (4). از دیگر ویژگیهای گونهی G. arboreum L. مقاومت نسبت به زنگ پنبه بوده وجهت اصلاح گونههای دیگر مورد استفاده قرار میگیرد (9). همچنین ویژگی مقاومت نسبت به باکتریها نیز از این گونه به گونهی L. barbadense G. منتقل شده است (19). در مطالعه نجفی و خداپرست با عنوان تهیه کنسانتره پنبه پروتئینی از کنجاله پنبهدانه، نشان داده شد که پنبهدانه دارای تقریباً 26 درصد چربی و حدود 45 درصد پروتئین است که به دلیل ترکیب سمّی گوسیپول موجود در روغن آن، قابل استفاده نیست. در این مطالعه کنسانترهها دارای فیبر خام و چربی بودند که طبق روشهای استاندارد مقدار آنها تعیین شد. مقدار گوسیپول کل و گوسیپول آزاد نیز در این پژوهش با استفاده از HPLC تعیین شدند (3). از مهمترین خواص روغن پنبهدانه، رنگ روشن، طعم شیرین، ارزش غذایی، خاصیت آنتی اکسیدانی، جذب روغن و جذب آب بالا میباشد. براساس مطالعه انجام شده وجود مقادیر بالای چربی در دانهی این دو گیاه، مخصوصاً گونهی G. arboreum L. نشان دهندهی اهمیت بالای این دانهها در استخراج روغن میباشد. با توجه به اهمیت پنبهدانه در استخراج روغن و ارزش غذایی بالای آن در صنعت غذایی روغن، توجه به پتانسیل ذخیره چربی در دانه برخی گونهها، بسیار حائز اهمیت میباشد.
باتوجه به اهمیت اقتصادی گیاه پنبه، کاربردهای وسیع پنبهدانه در صنایع غذایی، نساجی و ویژگیهای مهم زراعی این دو گونهی پنبه، هدف از این مطالعه بررسی مقایسهایی متابولیتهای اولیه و ثانویه در دانهی دو گونه G. hirsutum L. وG. arboreum L. است. همچنین، معرفی ویژگی بیوشیمیایی این دو گونه مورد توجه قرار گرفت که از این دادهها جهت تعیین کاربردهای مختلف پنبهدانه از جمله استخراج روغن، خوراک دام و غیره استفاده شود و الزاماً افزایش و کاهش دادهها بین دو گونه ارتباطی به هم ندارد. نتایج این مطالعه میتواند در بهکارگیری و نوع استفاده گونههای مختلف پنبه دانه کارآمد باشد.
مواد و روشها
آزمونهای فیتوشیمیایی: حضور ترکیبات فلاونوئید، آلکالوئید، تانن، ساپونین، استروئید و ترپنوئید، بهترتیب با استفاده از آزمونهای مایر، واگنر (35)، آمونیاک، سود (34)، سرب استات، آزمون کف (30)، اسید سولفوریک، سالوسکی (26) مشخص شده است.
آماده سازی نمونه: دانه دو گونهی پنبه G. hirsutum L. و G. arboreum L. از مؤسسه تحقیقات پنبه کشور تهیه شد. دانهها با استفاده از هاون پودر و الک شدند. سپس با استفاده از روش ماسراسیون عصارهگیری شدند.
عصاره اتانولی به روش ماسراسیون: 10 گرم از پودر دو گونهی پنبه برداشته شد، سپس اتانول (mL 120) به آن اضافه گردید. نمونههای آماده شده با همزن مغناطیسی به مدت 48 ساعت همزده، سپس تبخیر کن چرخان شدند و حلال آنها جدا گردید(38).
تعیین درصد فیبر: پودر پنبهدانه تهیه شده با حلال متانول (mL 20) روی همزن برقی قرار گرفت و سپس صاف گردید. در ادامه، تفالهی آن با حلال اتیل استات (mL 20×3) روی همزن برقی قرار گرفت. محلول صاف و تفالهی بدست آمده در آون خشک گردید (80 درجه سانتی گراد)، تفالهی باقی مانده در ظرف فیبر است. درصد فیبر طبق فرمول زیر محاسبه شد (17).
وزن کاغذ صافی- وزن کل (تفاله و کاغذ صافی) = وزن تفاله
= درصد فیبر
تعیین درصد چربی: استخراج چربی با استفاده از حلال هگزان (mL 250) و قرار دادن پودر خشک پنبهدانه در دستگاه سوکسله به مدت 4 ساعت انجام شد، سپس با استفاده از تبخیر کن چرخان حلال آن تبخیر شد. بعد از آن در کوره با دمای 150 درجه سانتی گراد به مدت 2 ساعت قرار گرفت. درصد چربی طبق فرمول مورد نظر محاسبه گردید (21).
وزن ظرف- وزن کل (ظرف و ماده) = وزن چربی
= درصد چربی
تعیین مقدار کربوهیدرات محلول: تعیین میزان کربوهیدرات با استفاده از گیاه پودر شده و خشک (g 1/0) و اتانول 80% (mL10) انجام شد. سپس نمونه در دستگاه لرزاننده و بعد از آن در سانتریفیوژ قرار داده شد (3×). در ادامه با اضافه کردن فنول (5%) و اسید سولفوریک (98%) بعد از 40 دقیقه جذب آن در nm 485 اندازهگیری شد (14).
تعیین مقدار پروتئین: تعیین میزان پروتئین موجود در پنبهدانه با استفاده از روش بیورت (در واکنش بیورت مس سولفات با محلول قلیایی واکنش میدهد و کمپلکس آبی رنگی تشکیل میدهد) صورت گرفت. به پودر خشک پنبهدانه (g 1/0)، بافر فسفات (mL 4) اضافه شد. بعد از 25 دقیقه سانتریفیوژ کردن محلول رویی جدا و شناساگر بیورت (mL 2) به آن اضافه شد. بعد از 10 دقیقه انکوبه شدن در دمای 37 درجه سانتی گراد، جذب آن در nm 540 اندازهگیری شد (16).
استخراج گوسیپول: مقداری از آرد دو گونهی پنبهدانه (g 20) درون دو ظرف جداگانه قرار داده شد. به هر کدام از ظرفها استون 70% (mL 50) اضافه شد بعد از 20 دقیقه روی همزن مغناطیسی قرار داده شدند(3×). ادامه محلولها صاف و تفالهی آنها جدا گردید. محلول شفاف زرد رنگی حاصل شد که با استفاده از دستگاه تبخیر کنندهی چرخان، حلال آنها کامل تبخیر شد. به هر دو محلول غلیظ به دست آمده اسید استیک گلسیال (Glacial) (mL 5) اضافه گردید. در فریزر و در تاریکی قرار داده شدند تا گوسیپول موجود در پنبهدانه بهصورت بلورهای نباتی شکل گوسیپول استیک اسید تشکیل شده جدا شد (22).
تعیین مقدار گوسیپول: تعیین میزان گوسیپول موجود در پنبهدانه با استفاده از حل کردن بلورهای گوسیپول استیک اسید، در حلال کلروفرم صورت گرفت و بعد از آن با استون 70% به حجم رسانده شد سپس جذب آن در
nm 386 اندازهگیری شد (12).
تعیین مقدار فلاونوئید: اندازهگیری فلاونوئید با استفاده از عصارهی تهیه شده از پنبهدانه (mL 5/0) و اتانول 96% (mL 5/1) انجام شد و بعد از اضافه کردن محلول پتاسیم استات (Potassium acetate) 1 مولار (mL 1/0) و آب دیونیزه (mL 8/2) منحنی کوئرستین بهعنوان استاندارد رسم شد و جذب محتوای فلاونوئید آن در nm 450 اندازهگیری شد (39).
تعیین مقدار فلاونول: از عصارهی پنبهدانه ppm 50
(mL 2) برداشته سپس محلول 2% آمونیوم کلرید در اتانول (mL 2) و محلول سدیم استات (mL 3) به آن اضافه شد. محلول هم زده شد. منحنی کوئرستین رسم شد و جذب آن در nm 440 اندازهگیری شد (23).
تعیین مقدار فنول: اندازهگیری میزان فنول با استفاده از رسم منحنی گالیک اسید صورت گرفت. ابتدا عصاره ppm 5000 تهیه شد، سپس از عصارهی پنبهدانه (mg 125) برداشته و در بالن mL 25 به حجم رسانده شد، سپس از محلول بدست آمده (200µl) برداشته و شناساگر فولین (Foolin)(mL 5/1) به آن اضافه شد و بعد از 5 دقیقه سدیم کربنات (Sodium carbonate) 5% (mL 5/1) به آن اضافه گردید، بعد از 2 ساعت قرار گرفتن روی تکان دهنده، جذب آن درnm 750 خوانده شد (37).
تعیین مقدار آنتی اکسیدان: اندازهگیری میزان آنتی اکسیدان با استفاده از رسم منحنی DPPH صورت گرفت. ابتدا DPPH (2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl)( mg4 ،mmol 01/0) در متانول (mL 10) حل شد، سپس با متانول به حجم mL 50 رسانده شد. باید توجه شود که محلول در جای تاریک نگهداری شود. در ادامه mL 1 از هر غلظت به لولهی آزمایش منتقل و از محلولM 1/0 DPPH= (mL 1) در شرایط تاریک و در دمای محیط به آنها اضافه شد، سپس به مدت 30 دقیقه در انکوباتور در دمای 37 درجه سانتی گراد قرار داده شد.و جذب آن در nm 517 خوانده شد (28).
تحلیلهای آماری: مقادیر کیفی گوسیپول، فلاونوئید، فلاونول، فنول و ظرفیت آنتی اکسیدان در پنبهدانه دو گونه پنبه مورد ارزیابی قرار گرفتند. این شناسایی با استفاده از معادلات حاصل از رسم منحنیهای استاندارد هر ترکیب، صورت گرفت. تحلیل دادهها با استفاده از نرم افزار آماری SPSS و روش تحلیل واریانس و مقایسه میانگینها به روش آزمون دانکن در سطح احتمال 05/0p< انجام گرفت. برای رسم نمودارها از نرم افزار اکسل استفاده شد. همهی آزمایشات با 3 بار تکرار انجام شد.
نتایج
بهدنبال مطالعهی فیتوشیمیایی بذر دو گونه پنبه، آزمونهای گفته شده در قسمت مواد و روشها حضور ترکیبات ثانویه همچون فلاونوئید، آلکالوئید، تانن، ساپونین، استروئید، به ترتیب با استفاده از آزمونهای آمونیاک و سود، مایر و واگنر، استات سرب، کف و اسید سولفوریک در دو گونهی پنبه، بهصورت کیفی شناسایی و تأیید شد. (جدول1).
اندازهگیری ترکیبات موجود در دو گونهی پنبهدانه: یافتههای حاصل از بررسی محتوای چربی و کربوهیدرات در دو گونهی پنبهدانه نشان داد که محتوای این ترکیبات در گونهی G. hirsutum L. بیشتر از گونهی G. arboreum L. است. محتوای فیبر و پروتئین در گونهی G. arboreum L. بیشتر از گونهی G. hirsutum L. نشان داده شد.
جدول1- بررسی کیفی ترکیبات فیتوشیمیایی عصاره اتانولی پنبهدانه دو گونه پنبه
مواد موثره |
آزمونهای فیتوشیمیایی |
نتیجه |
فلاونوئید |
آزمون آمونیاک |
+ |
آزمون سود |
- |
|
آلکالوئید |
آزمون مایر |
+ |
آزمون واگنر |
+ |
|
تانن |
آزمون سرب استات |
+ |
ساپونین |
آزمون کف |
+ |
استروئید |
آزمون اسید سولفوریک |
+ |
ترپنوئید |
آزمون سالوسکی |
- |
اندازهگیری ترکیبات موجود در دو گونهی پنبهدانه: یافتههای حاصل از بررسی محتوای فنول در دو گونهی پنبهدانه نشان داد که محتوای این ترکیب در گونهی G. hirsutum L. بیشتر از گونهی G. arboreum L. است. محتوای فلاونوئید موجود در گونهی G. arboreum L. بیشتر از گونهی G. hirsutum L. نشان داده شد. همچنین مقدار فلاونول و آنتی اکسیدان بالایی در دو گونه پنبهدانه دیده شد.
اندازهگیری مقدار گوسیپول: نتایج حاصل از بررسی محتوای گوسیپول در بذر دو گونه پنبه نشان داد که مقدار گوسیپول موجود در هر دو گونهی G. arboreum L. و
G. hirsutum L. بالا میباشد و اختلاف معنیداری بین مقدار گوسیپول دو گونه وجود ندارد (05/0p<).
بحث
نتایج حاصل از بررسی فیتوشیمیایی بر روی دو گونهی پنبهدانه حضور ترکیبات فلاونوئیدی، آلکالوئیدی، با استفاده از آزمون آمونیاک و سود، ترکیبات با استفاده از آزمون مایر و واگنر، ترکیبات تاننی با استفاده از سرب استات، ترکیبات ساپونینی با استفاده از آزمون کف و ترکیبات استروئیدی با استفاده از اسید سولفوریک در عصارهی اتانولی پنبهدانهی استخراج شده به روش ماسراسیون نشان داد.
شکل1- محتوای فیبر، چربی، کربوهیدرات و پروتئین در دو گونهی پنبهدانه است. مقادیر ذکر شده میانگین تکرار نمونهها و انحراف استاندارد میباشد. حروف متفاوت موجود در بالای ستونها معرف تفاوت معنیدار بین میانگین محتوای ترکیبات در دو گونهی پنبهدانه میباشد.
شکل2- محتوای فلاونول، فلاونوئید، فنول، آنتی اکسیدان ازعصارهی اتانولی دو گونهی پنبهدانه است. مقادیر ذکر شده میانگین تکرار نمونهها و انحراف استاندارد میباشد. حروف مشابه موجود در بالای ستونها معرف عدم تفاوت معنیدار بین میانگین محتوای ترکیبات دو گونهی پنبهدانه میباشد و حروف متفاوت موجود در بالای ستونها معرف تفاوت معنیدار بین میانگین محتوای ترکیبات در دو گونهی پنبهدانه میباشد.
شکل 3- محتوای گوسیپول در غلظت g/mlµ 50 ازعصارهی اتانولی بذر دو گونه پنبه است. مقادیر ذکر شده میانگین تکرار نمونهها و انحراف استاندارد میباشد. حروف مشابه موجود در بالای ستونها معرف عدم تفاوت
معنیدار بین میانگین محتوای گوسیپول در بذر دو گونهی پنبه میباشد.
این در حالی است که بررسی ترکیبات ترپنوئیدی که با استفاده از آزمون سالوکسی انجام شد در عصاره گیاه یافت نشد. نتایج حاصل از اندازهگیری مقدار کل ترکیبات فلاونوئیدی با استفاده از استاندارد کوئرستین، مقدار فیبر، مقدار پروتئین موجود با استفاده از شناساگر بیورت، مقدار گوسیپول و توان آنتی اکسیدانی با استفاده از محلول DPPH در دو گونهی پنبهدانه نشان داد که محتوای این ترکیبات در گونهیG. arboreum L. در مقایسه با گونهیG. arboreum L. به طرز معنی داری بیشتر است. یافتههای حاصل از مقایسه محتوای فلاونول، مقدار فنول، مقدار کربوهیدرات و مقدار چربی موجود در پنبهدانه نشان داد که مقدار این ترکیبات در گونهی G. hirsutum L. بیشتر از گونهی G. arboreum L. است.
پنبهدانه منبع مهمی از ترکیبات مختلف از جمله چربی، پروتئین، فیبر و غیره میباشد که میتواند ارزش غذایی بالایی برای دام و طیور و همچنین انسانها باشد. روغن پنبهدانه سرشار از آنتی اکسیدانهاست و قادر است رشد سلول های سرطانی را کاهش دهد. کولین موجود در روغن پنبهدانه چربیهای موجود در کبد را متابولیزه کرده، بنابراین از آسیب کبدی ناشی از انباشته شدن چربی جلوگیری خواهد کرد.
در سال 2006 Sunilkumar دریافت که تولید پنبهدانه میتواند پروتئین مورد نیاز برای نیم میلیارد نفر در سال را تأمین کند. پنبهدانه به علت وجود گوسیپول سمّی در داخل آن، مورد توجه محققین داروسازی میباشد. بنابراین حذف گوسیپول از پنبهدانه خوراکی یک هدف دیرینه است. در سال 1950، با استفاده از تکنیکهای پرورش، با هدف توسعه پنبهدانه سالم، تلاشهای زیادی انجام شد (33).
در سال 1982 Norris دریافت که روغن پنبهدانه فاقد کلسترول است و میزان اسید چرب ترانس آن نیز بسیار پایین میباشد. روغن پنبهدانه، اولین روغن هیدروژندار شده است. روغن پنبهدانه میتواند برای مصارف غذایی انسان مورد استفاده قرار گیرد. بهطور کلی، پنبهدانه دارای تقریباً 34% روغن است (29). طبق آزمایشهای صورت گرفته بر روی دو گونهی پنبهدانه، نتایج نشان داد که گونهی G. arboreum L.، 32 % و گونهی G. hirsutum L.، 4/34 % چربی وجود داشت که با نتایج Norris در سال 1982 مشابه بود. در سال 1982 d' Alonzo و همکاران دریافتند روغن پنبهدانه مانند روغنهای نباتی خوراکی، سرشار از مونوگلیسیریدها، دیگلیسیرید، تریگلیسیریدها، فسفولیپیدها، گوسیپول، کربوهیدرات، استرولها، توکوفرولها، کاروتنوییدها، و مواد پروتئینی است (13). نتایج این پژوهش نشان داد که هرg/mlµ 50 از عصاره پنبهدانه حاوی مقادیری زیادی گوسیپیول میباشد که در کاربردهای مختلف آنها در صنایع غذایی و خوراک دام باید مورد توجه قرار گیرد.
در سال 1989 Morgan در مطالعهای بیان کرد که مصرف پنبهدانه در تغذیه دامها بدون تعیین سطح گوسیپول ممکن است مسمومیت شدید دام را در پی داشته باشد. توصیه میگردد که قبل از مصرف، سطح گوسیپول اندازهگیری شود. سپس بر اساس میزان گوسیپول، جهت جلوگیری از مصرف بیش از حد و مسمومیت اقدام شود (24). در سال 1980 Kalla و vasudev ضمن استخراج گوسیپول از پنبهدانه، خاصیت ضدباروری آن را در مردان را مورد مطالعه قرار دادند، بررسیها نشان داد که گوسیپول بر روی فعالیت ATpase و تحرک اسپرم مردان اثر بازدارندگی دارد (20). در سال1990 Hron و kuk با استفاده از 3-آمینو پروپانول و روشهای HPLC، میزان گوسیپول کل و گوسیپول آزاد را تعیین کردند (18).
در سال2013 Kodwe و Bhownick دریافتند که عصارهگیری از پنبهدانه با استفاده از حلال استون، حدود 98% از کل گوسیپول آزاد و همچنین اکثر اسیدهای چرب آزاد و بسیاری از قندها را حذف میکند، اما استون مقدار ناچیزی از چربی خنثی را میتواند حذف کند (22).
بررسی مقایسهای دو گونه مطالعه شده نشان داد که هر دو گونه دارای ظرفیت آنتی اکسیدانی بسیار بالایی هستند. طبق مطالعات انجام شده توسط Rani وPratyusha بر روی نقش دفاعی آنزیمهای اکسیداتیو و ترکیبات فنولی مشخص شد که در بذرهای پنبهی آسیب دیده توسط حشرات، غلظت فنول و پروتئین افزایش مییابد، در حالیکه مقدار کربوهیدرات و اسیدهای آمینه کاهش مییابد (32). در این تحقیق به میزان ترکیبات فنولی گیاهی و نقش آنها بهعنوان القا کنندههای آنزیمهای سمزدا در دفاع گیاه از خود در برابر حشرات پرداخته شد که میتواند راهکارهای مناسب و مؤثری در کنترل آفات گیاهان فراهم کند. نتایج این تحقیق نشان میدهد که گونهی G. arboreum L. نسبت به گونهی G. hirsutum L. دارای مقادیر بیشتری فنول و فلاونوئید میباشد که موجب افزایش توان تدافعی گیاه نسبت به آفات طبیعی و تنشهای محیطی میشود. این دادهها با یافتههای Nix و همکاران در سال 2017 همخوانی دارد.
در تحقیقات انجام شده توسط Nix و همکاران در سال 2017، مجموع 52 فلاونوئید، همچنین 36 فلاونول در G. hirsutum L. مشخص شدند که بیش از دو برابر تعدادی بودند که دیگران قبلاً شناسایی کردند. بیشتر ترکیبات فلاونوئید و فلاونول شناسایی شده، در بخش گل گونهی مورد نظر بودند و تقریباً نیمی از آنها در دانهی گیاه پنبه اندازهگیری شدند. طبق تحقیقات صورتگرفته در این مطالعه، 10 نوع فلاونول در دانه و 29 نوع از آن در قسمت گل گیاه پنبه یافت شد. یک نوع فلاونول در دانه و 4 نوع در قسمت گل شناسایی گردید. در کل وجود 11 نوع فلاونوئید در دانه و 42 نوع در قسمت گل گیاه پنبه تأیید شد. در تحقیقاتی که بر روی فلاونولهای موجود در پنبه صورت گرفته، مشخص شد که انواع ترکیبات فلاونولی از جمله ترکیبات کامپفرول 3-دیگلوکوساید، کامپفرول 3-گلایکوساید، کوئرستین 3-او-نئوهسپریدوساید، کوئرستین 3-او-روبینوساید در بخش دانه و ترکیباتی همچون گوسیپتین، کامپفراید، تریوفولین و تاماریکستین در بخش گلبرگها یافت شدند (27).
لازم به ذکر است که این دو گونه علیرغم اختلاف معنیدار در کربوهیدرات، محتوی فیبر، چربی، پروتئین، فلاونوئید و فنول، از لحاظ میزان گوسیپول، فلاونول و خاصیت آنتی اکسیدانی تفاوت معنیداری را نشان ندادند. همچنین مطالعهی فیتوشیمیایی بذر دو گونه پنبه، حضور ترکیبات فلاونوئید، آلکالوئید، تانن، ساپونین، استروئید و ترپنوئید رابه ثبات رساند. نتایج این تحقیق نشان میدهد که گونهی G. arboreum L. نسبت به گونه G. hirsutum L. بهلحاظ داشتن مقادیر بیشتری از کربوهیدرات، چربی، پروتئین ارزش بالایی برای استفاده به عنوان خوراک دام و استخراج روغن دارد.
نتیجهگیری
تفاوت در محتوای متابولیتهای اولیه و ثانویه در گونههای مختلف میتواند در نحوه کاربرد پنبه کشتشده، مورد استفاده قرار گیرد. گونههای با میزان فیبر بالا میتوانند برای اهداف صنعتی و استخراج الیاف طبیعی مناسب باشند. نتایج این تحقیق نشان میدهد که گونهی G. arboreum L. نسبت به گونهی L. G. hirsutum بهلحاظ داشتن مقادیر بیشتری از چربی، کربوهیدرات و پروتئین ارزش بالایی برای استفاده به عنوان خوراک دام و استخراج روغن دارد. وجود مقادیری زیاد گوسیپول در گونههای مورد مطالعه نشان میدهد که ملاحظاتی در کاربردهای مختلف آنها در صنایع غذایی و خوراک دام باید مد نظر قرار گیرد. گونهی G. arboreum L. نسبت به گونهی L. G. hirsutum دارای مقادیر بیشتری فنول و فلاونول است که میتواند به استفاده از این گونه برای اهداف اصلاحی و ایجاد ارقام مقاوم به تنشهای زیستی رهنمون نماید.
قدردانی
نویسندگان این مقاله از معاونت پژوهشی دانشگاه شهید چمران اهواز بهلحاظ تأمین هزینههای این پژوهش و مؤسسه تحقیقات پنبه کشور جهت همکاری صمیمانه تشکر و قدردانی مینمایند.