Comparison of Biochemical Features and Antioxidant Capacity of Two Cotton Species Seeds Gossypium Hirsutum L. and Gossypium Arboreum L.

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.

  1. احمدیان، م.، حسینی پور م، ر. (1387). بررسی اثرات رفاهی رشد سطح تکنولوژی تولید پنبه در ایران.پژوه­های     ترویج و آموزش کشاورزی، 1.
  2. عالیشاه، ع. (1388). معرفی رقم جدید پنبه گلستان (CRI-862-259). وزارت جهاد کشاورزی سازمان تحقیقات، آموزش ترویج کشاورزی، موسسه تحقیقات پنبه کشور.
  3. نجفی, م. ع.، حداد خداپرست م. ح. (2005). تهیه کنسانتره پروتئینی از کنجاله پنبه دانه جهت مصرف انسان به روش مخلوط حلال‌ها (آب: استن: هگزان)‏.کشاورزی, 7(1), 45-51.‎
  4. هراتی، ز.، وفایی تبار م.، ر، خسروشاهلی م. (1390). مطالعه سیتولوژیک و مورفولوژیک هیبریدهای حاصل از تلاقی دوگونه دیپلوئید پنبه بومی بندرعباس و آریا با گونه آربورئوم (Gossypium Arboreum). مجله زیست شناسی گیاهی، 77-90.
  5. قنواتی, س.، معصومی اصل, ا, مرادی, ف. (2017). مقایسه خصوصیات مورفولوژیکی و فیتوشیمیایی تعدادی از ژنوتیپ‌های بومی هندوانه ابوجهل( .Citrullus colocynthis L ). مجله پژوهشهای گیاهی,30(2), 407-418.

6.     ‎یحیی آبادی، ی.، محمودی آطاقوری، آ.، نظیفی، ا. (2019). مطالعه فیتوشیمیایی و گرده شناسی تعدادی از گونه‌های جنس Mentha L.  در شمال ایران. مجله پژوهشهای گیاهی (مجله زیست شناسی ایران).

 

  • Anderson, M. J., Adams, D. C., Lamb, R. C., and Walters, J. L. (1979). Feeding whole cottonsee to lactating dairy cows. Dairy. Sci, 62(7): 1098-1103.
  • Angela, S.V., Hortensia, M., Irene, M.T. (2005). Gonzalez-Garza, Gossypol content on leaves And seeds from some wild malvaceae species. Afr. J. Trad. Comp. Alt. Med. 2: 4-12.
  • Blank, L.M., Allison D.C. (1963). Frequency of polyembryony in certain strains of hirsutum. J. Crop. Sci. 3: 97-98.
  • Blouin, F. A., & Zarins, Z. M. (1988). High-performance liquid chromatography of cottonse flavonoids. J. Chrom A441(2), 443-447.
  • Broderick, G. A., Mertens, D. R., & Simons, R. (2002). Efficacy of Carbohydrate Sources for Milk Production by Cows Fed Diets Based on Alfalfa Silage1.  dairy. Sci85(7): 1767-1776.
  • Conceição, A. A., Neto, C. B. S., de Aquino Ribeiro, J. A., de Siqueira, F. G., Miller, R. N. G., & Mendonça, S. (2018). Development of an RP-UHPLC-PDA method for quantification of free gossypol in cottonseed cake and fungal-treated cottonseed cake. PloS one13(5), e0196164.
  • Cronn, R.C., Small, R.L., Haselkorn, T., Wendel, J.F. (2002). Rapid diversification of the genus (Gossypium: Malvaceae) revealed by analysis of sixteen nuclear and chloroplast genes. J. Am. Bot. 89: 707-725.
  • d' Alonzo, R., Kozarek, W. J., Wade, R. L. (1982). Glyceride composition of processed fats and oils as determined by glass capillary gas chromatography, J. Am. Oil Chem.Soc. 59: 292-295.
  • Durán-Serantes, Begoña, Luis González, Manuel J. Reigosa. (2002). Comparative physiological effects of three allelochemicals and two herbicides on Dactylis glomerata. Acta. Physiol. Plant. 24(4): 385-392.
  • Gornall, Allan G., Charles J., Bardawill, and Maxima M. David. (1949). Determination of serum proteins by means of the biuret reaction.   bio. Chem. 177(2): 751-766.
  • Harborne, J. B. (1984). Methods of plant analysis. In Phytochemical methods, pp. 1-36. Springer Dordrecht.
  • Hron Sr, R. J., Kuk, M. S., Abraham, G. (1990). Determination of free and total gossypol by high performance liquid chromatography.  Am. Oil Chem. Soc67(3): 182-187.
  • Hutchinson, J.B., and Knight R.L. (1950). Response of cotton to leaf curl disease. Genet, 50: 100-111.
  • Kalla, N. R., and Vasudev, M. (1981). Studies on the male antifertility agent Gossypol Acetic acid. Effect of gossypol acetic acid on the motility and ATPase activity of   human spermatozoa.  And13(2): 95-98.
  • Khlifa, M., Bahloul, A., & Kitane, S. (2013). Determination of chemical composition of
  • carob pod (Ceratonia siliqua L.) and its morphological study. JMaterEnvironSci4(3): 348-353.
  • Khodwe, M. S., & Bhowmick, D. N. (2013). Separation of gossypol from cottonseed a  preparation of gossypol-free cottonseed cake. Int RecSci. 4(8): 1290-1295.
  • Kumaran, A., and R. Joel Karunakaran (2007). In vitro antioxidant activities of methanol extractsof five Phyllanthus species from India. LWT-Food Science and Technology. 40(2): 344-352.
  • Morgan, S. E. (1989). Gossypol as a toxicant in livestock. The Veterinary clinics of North  America. Food animal practice5(2): 251-262.
  • Nasrabadi, E., Masoodian, S. A., & Asakereh, H. (2013). Comparison of gridded precipitation time series data in APHRODITE and Asfazari databases within Iran’s territory. J. Atm and Climate Sci3(02), 235.
  • NFPA 61. (2008). Standard for the Prevention of Fires and Dust Explosions in Agricultural and Food Processing Facilities.
  • Nix, A., Paull, C., Colgrave, M. (2017). Flavonoid Profile of the Cotton Plant, Gossypium  hirsutum: A Review. JPlants6(4): 43.
  • Norhaiza, M., Maziah, M., Hakiman, M. (2009). Antioxidative properties of leaf extracts of a popular Malaysian herb, Labisia pumila.  Med. Plants3(4): 217-223.
  • Norris, F. A. (1982). 'Extraction of fats and oils', in Swern D, Bailey's Industrial Oil and Fat Products, Vol. 2, 4thed, John Wiley and Sons, New York. 175-251. 
  • Prakash, G. S., Krishnamoorthy, S., Ganesh, S. K., Kulkarni, A., Haiges, R., & Olah, G. A. (2013). N-Difluoromethylation of Imidazoles and Benzimidazoles Using the Ruppert– Prakash Reagent under Neutral Conditions. Organic letters16(1), 54-57.
  • Rani, P. U., Pratyusha, S. (2013). Defensive role of Gossypium hirsutum L. anti-oxidative enzymes and phenolic acids in response to Spodoptera litura F. feeding.  Asia-Pacific Ento16(2): 131-136.
  • Sharma, Ratnesh K., Sanjukta Chatterji, Devendra K., Rai, Shikha Mehta, Prashant K., Rai,
  • Rakesh K. Singh, Geeta Watal, and Bechan Sharma. (2009). "Antioxidant activities and phenolic contents of the aqueous extracts of some Indian medicinal plants."  Med. Pants,3(11): 944-948.
  • Sunilkumar, Ganesan, LeAnne M., Campbell, Lorraine Puckhaber, Robert D., Stipanovic, and Keerti S. Rathore. (2006). "Engineering cottonseed for use in human nutrition by tissue-specific reduction of toxic gossypol. J. Natl. Acad. Sci. U.S.A, 103(48):  18054-18059.
  • Tamilselvi, N., Krishnamoorthy, P., Dhamotharan, R., Arumugam, P., & Sagadevan, E. (2012). Analysis of total phenols, total tannins and screening of phytocomponents in Indigofera aspalathoides (Shivanar Vembu) Vahl EX DC. J. Chem and Pharm Res4(6), 3259-3262.
  • Ugochukwu, S. C., Uche, A., & Ifeanyi, O. (2013). Preliminary phytochemical screening of different solvent extracts of stem bark and roots of Dennetia tripetala G. Baker. Plant  Sci and Res3(3), 10-13.
  • Valiček, P. (l978). Wild and cultivated cottons (suite)' The natural history of the cotton tribe, Cotton fibres trop. 33 (4): 431-448.
  • Vulgaris, T. M. A., Hossain, K. L., Salim, A. L., Raqmi, Z. H., Mijizy, A. M., Weli, and Q.
  • ( 2013). "Study of total phenol, flavonoids contents and phytochemical screening of various leaves crude extracts of locally grown." Asian. Pac. J. Trop.Biomed. 3: 705-710.
  • Zetterstrom, S. (2012). Isolation and synthesis of curcumin. Bachelor's Thesis, Linkoping University Department of Physics, Biol. Chem. 26 p.
  • Zhishen, Jia, Tang Mengcheng, and Wu Jianming. (1999). The determination of flavonoid contents in mulberry and their scavenging effects on superoxide radicals. Agric. Food chem  64(4): 555-559.
Volume 35, Issue 3
October 2022
Pages 482-495
  • Receive Date: 08 May 2019
  • Revise Date: 03 December 2019
  • Accept Date: 01 February 2020
  • First Publish Date: 05 May 2021