ANALYSIS OF CHEMICAL COMPOSITION IN BREAD WHEAT BY NMR SPECTROSCOPY

Year 2020, , 190 - 197, 30.07.2020

Murat Olgun , Gökhan Dikmen , Zekiye Budak Başçiftçi , Yaşar Karaduman Nazife Gözde Ayter , Doğan Aydın Savaş Belen Murat Ardıç , Onur Koyuncu , Okan Sezer

https://doi.org/10.18036/estubtdc.648646

Abstract

In
this study, the chemical contents of different wheat varieties and their
similarities/differences were determined by Magnetic Resonance (NMR)
spectroscopy method and Cluster Analysis. Bread wheat genotypes, Gerek 79,
Carisma, Bayraktar, Artico and Advanced Line were used. It was determined that
the chemical contents of bread wheat varieties including amino acids and sugars
can be determined safely by NMR spectroscopy method. Carisma and Bayraktar
genotypes, closer to the biscuit quality feature, formed the same group.
Besides, having bread quality features, Gerek 79, Artico and Advanced Line
created another group. This reveals that NMR spectroscopy method can be safely
used in bread wheat studies.

Keywords

Wheat, genotype, chemical composition, amino acid, sugar, NMR specroscopy

NMR SPEKTROSKOPİSİ İLE EKMEKLİK BUĞDAYDA KİMYASAL İÇERİK ANALİZİ

Abstract

Bu
çalışmada Manyetik Rezonans (NMR) spektroskopisi metodu ile faklı buğday
çeşitlerinin kimyasal içerikleri ve bunların benzerlik ve farklılıkları Cluster
Analizi belirlenmeye çalışılmıştır. Çalışmada Gerek 79, Carisma, Bayraktar,
Artico ve çeşit adayı bir hattın (Advanced Line) tohumları kullanılmıştır.
Araştırma sonuçlarına göre, NMR spektroskopisi ile ekmeklik buğday çeşitlerinin
amino grup asit ve şekerleri’ de kapsayan kimyasal içerikleri güvenli bir
şekilde tespit edilebileceği tespit edilmiştir. Çalışmamızda bisküvilik kalite
özelliğine daha yakın olan Carisma ve Bayraktar çeşitlerinin aynı grubu
oluşturması, daha çok ekmek kalite özelliğine daha yakın performansa sahip
Gerek 79, Artico ve çeşit adayı hattın da (advanced line) başka grubu
oluşturması NMR spektroskopisi metodunun güvenle ekmeklik buğday çalışmalarında
kullanılabileceğini ortaya koymaktadır.

Keywords

Buğday, çeşit, kimyasal kompozisyon, şeker, amino asit, NMR spektroskopisi

References

• [1] Altınbaş M, Tosun M, Yüce S, Konak C, Köse E, Can RA. Ekmeklik buğdayda (T. aestivum L.) tane verimi ve bazı kalite özellikleri üzerinde genotip lokasyon etkileri. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi 2004; 41(1):65-74.
• [2] Anonim. Buğday Raporu. T.C.Tarım ve Köy İşleri Bakanlığı Araştırma Planlama ve Koordinasyon Kurulu Başkanlığı Araştırma ve İstatistik Dairesi Başkanlığı; Ankara: 2004.
• [3] Anonim. TZOB Buğday Çalışma Grubu Raporu. Sayı:1; Haziran 2003.
• [4] Atlı A. Buğday ve Ürünleri Kalitesi. Orta Anadolu’da Hububat Tarımının Sorunları ve Çözüm Yolları Sempozyumu 8-11 Haziran 1999; Konya.
• [5] Atlı A, Köksel H, Dağ A. Unda süne ve kımıl zararının belirlenmesi için geliştirilen yöntemler ve bu yöntemlerin uygulanabilirliği üzerine araştırmalar. Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Yayınları; Genel Yayın No: 1988/3, Arş. Yayın No:1988/2, Tarım Matbaası.
• [6] Aydın N, Bayramoğlu HO, Mut Z, Özcan H. Ekmeklik buğday (Triticum aestivum L.) çeşit ve hatlarının Karadeniz koşullarında verim ve kalite özelliklerinin belirlenmesi. AÜZF Tarım Bilimleri Dergisi 2005; 11(3): 257-262.
• [7] Baker JM, Hawkins ND, Ward JL, Lovegrove A, Napier JA, Shewry PR, Beale MhH. A metabolomic study of substantial equivalence of field-grown genetically modified wheat. Plant Biotechnology Journal 2006; 4: 381-392.
• [8] Beleggia R, Rau D, Laido G, Platini C. Evolutionary metabolomics reveals domestication-associated changes in tetraploid wheat kernels. Mol Biol Evol 2016; 7: 1740-1753.
• [9] Demir İ. Tahıl ıslahı. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayın No: 235, İzmir: 1983.
• [10] Feil B. Beziehungen zwischen dem Kornertrag und den Konzentrationen von Protein, Phosphor und Kalium in den Körnern von Sommerweizensorten. Pflanzenbauwiss 1999; 3: 1-8.
• [11] Joreskog K. "Factor Analysis by Least Squares and Maximum Likelihood Methods," Statistical Methods for Digital Computers. ed. K. Enslein, A. Ralston and H. Wilf, John Wiley & Sons, 1977.
• [12] Khakimov B, Bak S, Engelsen SB. High-throughput cereal metabolomics: current analytical technologies, challenges and perspectives. J Cereal Sci 2014; 59: 393-418.
• [13] Kınacı E, Kınacı G, Birsin MA, Alp A, Kutlu İ. Serin iklim tahılları üretiminin artırılması olanakları. TMMOB Ziraat Mühendisleri Odası Türkiye Ziraat Mühendisliği VI. Teknik Kongresi 2010; Cilt II.
• [14] Krygsman PH, Barrett AE. Simple methods for measuring total oil content by benchtop NMR. Oil Extraction and Analisis 2004; 152-165.
• [15] Kün E. Türkiye Bitkisel Gıda Üretimi ve Sorunları. Gıda Güvencesi, Bugünkü Durum, Sorunlarımız ve Önerilerimiz Sempozyumu15 Kasım 1996; T.C. Ziraat Bankası ve Katılımcı Kuruluşlar, Ankara s. 47-64.
• [16] Mazzei P, Piccolo A. HRMAS NMR spectroscopy applications in agriculture. Chem Biol Technol Agric 2017; 4(11):1-13.
• [17] Milligan GW. An Examination of the Effect of Six Types of Error Pertubation on Fifteen Clustering Algorithms. Psychometrika 1980; 45: 325-342.
• [18] Mut Z, Aydın N, Bayramoğlu NO, Özcan H. Bazı ekmelik buğday (Triticum aestivum L.) genotiplerinin verim ve başlıca kalite özelliklerinin belirlenmesi. OMÜ Ziraat Fakültesi Dergisi 2007; 22(2): 193-201.
• [19] Rascio A, Beleggia R, Platini C, Nigro F, Codianni P, De Santis G, Rinaldi M, Fragasso M. Metabolomic diversity for biochemical traits of Triticum subspecies. J Cereal Sci 2016; 71: 224-229.
• [20] Simpson A, Kingery W, Shaw D, Spraul M, Humpfer E, Dvortsak P. The Application of 1H HR-MAS NMR spectroscopy for the study of structures and associations of organic components at the solid-aqueous interface of a whole soil. Environ Sci Technol 2001; 35: 3321-5.
• [21] Smejkalova D, Spaccini R, Piccolo A. Multivariate analysis of CPMAS 13C-NMR spectra of soils and humic matter as a tool to evaluate organic carbon quality in natural systems. Eur J Soil Sci 2008; 59: 496-504.
• [22] Souza JM, Martin MJ, Guttieri KM, O'Brien DK, Habernicht SP, Lanning R, McLean GR, Talbert LE. Influence of genotype, environment, and N manage- ment on spring wheat quality. Crop Sci 2004; 44(2): 425-432.
• [23] Tayyar Ş, Gül MK. Evaluation of 12 bread wheat varieties for seed yield and some chemical properties grown in Northwestern Turkey. Asian Journal of Chemistry 2008; 20(5): 3715-3725.
• [24] Winning H, Viereck N, Wollenweber B, Larsen FH, Jacobsen H, Sondergaard I, Engelsen SB. Exploring abiotic stress on asynchronous protein metabolism in single kernels of wheat studied by NMR spectroscopy and chemometrics. J Experimental Botany 2009; 60(1): 291-300.