Proteïen- en vetinhoud van lupien cultivars

PJA Lombard, Dr JA Strauss en L Smorenburg
Departement Landbou: Wes-Kaap, Privaatsak X1, Elsenburg 7607

Die gebruikswaarde van lupiene as dierevoeding hang af van verskeie faktore. Die belangrikste hiervan is seker die alkaloïed inhoud, waar 'n maksimum van 0.03% vasgestel word (Agenbag 2008). Die energiewaarde of vetinhoud (VET) en totale ru-proteïeninhoud (TRP) bepaal hoofsaaklik die insluitingsvlakke in verskillende voerrantsoene en derhalwe dan ook die gebruikswaarde van die produk.

In die verlede is drie lupienspesies plaaslik verbou, Lupinus luteus of geellupien met hoogste TRP, gevolg deur L. albus of breëblaarlupien en L. angustifolius of smalblaarlupien. Wat die energiewaarde of vetinhoud van hierdie spesies betref, het L. albus die hoogste inhoud, gevolg deur L. luteus en L. angustifolius. L. luteus word nie plaaslik verbou nie weens die gebrek aan 'n geskikte cultivar. L. albus cultivars is baie vatbaar vir die hoogs aansteeklike siekte antraknose en derhalwe is die produksie nie altyd suksesvol nie as gevolg van wisselvalligheid in opbrengs.

Die Departement Landbou: Wes-Kaap voer jaarliks 'n reeks cultivarproewe uit. Cultivars word geëvalueer vir aanpasbaarheid en opbrengs. Hiermee saam is ook 'n studie gedoen op die chemiese samestelling van lupiene in die winterreënstreek.

Faktore wat chemiese samestelling beïnvloed

Lupiene benodig warm vogtige omstandighede tydens die vegetatiewe stadium en warm droë klimaat tydens korrelvul en rypwording (Williams 1984; Withers & Forde 1979). Dit is die rede waarom lupiene in die Mediterreense streke in die herfs geplant word. Watkin and McGibbon (1980) het gevind dat die vetinhoud van L. albus met 4% verlaag met 'n verhoging in temperatuur van 22ºC na 25ºC. 'n Verhoging in nagtemperature het die olieinhoud verder verlaag. Pogings om die proteïen- en olieinhoud te verbeter, was oor die algemeen onsuksesvol. Daar bestaan 'n sterk negatiewe korrelasie tussen olie- en proteïeninhoud (Williams 1984). Die hoofuitwerking van vogstres is die verlaging in opbrengs asook N reserwes wat nodig is om 'n proteïeninhoud te verseker. Die hoof bron van N (47%) in die saad is afkomstig van die blare. Die peule (15%) verskaf die tweede meeste N en 33% kom direk van N-binding (Withers and Forde 1979).

Daar is 'n beduidende verskil in chemiese samestelling tussen die verskillende spesies. In 'n studie het L. albus, 34-45% TRP bevat met L. luteus op 36-48% en L. angustifolius het 28-38% bevat. Die belangrikheid van proteïen word bepaal deur die hoeveelheid en die aminosuursamestelling. Die proteïen samestelling van die verskillende spesies het ook beduidend verskil (Williams 1984).

'n Verskil in chemiese samestelling is gevind tussen plante in 'n aanplanting maar ook op dieselfde plant (Palta & Ludwig, 1998; Velasco et al, 1998). Velasco et al (1998) het gevind dat die chemiese samestelling van Lupinus albus tussen die tak ordes en die hoofstam verskil. Die olie en proteïen neem toe in die hoër vertakkings terwyl die veselinhoud afneem. Die saadgrootte met die grootste massa was op die hoofstam en het afgeneem na die eerste en tweede vertakking. Die saad opbrengs van 40 plante op die hoofstam was 418.7g teenoor 410.2g en 349.7g op die eerste en tweede vertakking. Die proteïen inhoud het toegeneem van 32.32% (hoofstam) na 34.97% en 35.86%. Die samestelling van die vette het ook verskil deurdat die saad op die hoofstam meer versadigde vetsure bevat het. Die olie samestelling van die eerste en tweede orde het nie veel verskil nie. Die rede hiervoor kan moontlik by die omgewingsfaktore gevind word aangesien die hoofstam 20 dae voor die eerste orde geblom het. Palta & Ludwig (1998) en Velasco et al (1998) het ook inter plantverskille (tussen plante) waargeneem.

Metodiek

Jaarliks is lupien cultivarproewe in verskillende produksie areas verbou. Proewe is so vroeg moontlik (Mei tot April geplant en geoes sodra hulle volledig ryp was. Die analises vir totale ru-proteïen (TRP) en vetinhoud is gedoen met behulp van "naby infrarooi spektrofotometrie nadat kalibrasie kurwes saamgestel is deur middel van standaard chemiese analise ("nat chemie"). Sowat 1800 lupienmonsters, afkomstig van cultivarproewe uitgevoer gedurende die 1998, 1999 en 2000 seisoene, is geanaliseer vir TRP- en vetinhoud.

Resultate en bespreking

Die proewe in die Swartland was in die verskillende produksie gebiede geplant nl., Eendekuil, Porterville, Hopefield, Darling, Koeberg en middel Swartland (Langgewens). In die Suid-Kaap was proewe geplant by Mosselbaai, Riversdal, Swellendam (hoë reënval), Napier, Caledon en Riviersonderend. In figuur 1 en 2 word die gemiddelde temperature (maksimum en minimum) sowel as die reënval vir Napier en Langgewens gegee. Die gemiddelde langtermyn reënval by Napier gedurende Maart en April is hoër as by Langgewens. Die reënval seisoen by Napier is ook langer en tydens November reën dit gemiddeld 22mm teenoor Langgewens se 11mm. Die gemiddelde temperatuur by Napier is ook deur die hele produksie seisoen 1-2ºC koeler per maand as by Langgewens.

Die gemiddelde TRP- en vetinhoud per cultivar vir die Swartland en Suid-Kaap word in tabelle 1 en 2 opgesom. In die Swartland het L. albus cultivars (CED 6510 en Vladimir) se gemiddelde proteïeninhoud gewissel tussen 35.2 en 35.6%. Hulle proteïeninhoud was beter as die L. angustifolius (30.7 tot 31.8%). L. albus (8.2-8.4%) het soos in die literatuur gevind, 'n hoër vetinhoud as L. angustifolius (5.1-5.9) gehad. In die Suid-Kaap was die L. albus cultivars net soos in die Swartland die groep met die hoogste TRP- en vetinhoud.

Die TRP- en vetinhoud het ook baie verskil tussen die Swartland en die Suid-Kaap. Die TRP-inhoud was gemiddeld 2.1% hoër as in die Suid-Kaap. Die teenoorgestelde het by die vetinhoud plaasgevind en in die Suid-Kaap was die inhoud 0.5% beter as in die Swartland (Tabel 1 en 2). Hier bestaan dus 'n sterk negatiewe korrelasie tussen TRP- en vetinhoud. In figuur 4 is die opsomming per lokaliteit met Riversdal wat heelwat anders vertoon as die res van die lokaliteite. Die ander lokaliteite se TRP-en vetinhoud het min van mekaar verskil. Die TRP het gewissel tussen 29.8 en 31.6% met die uitsondering van Riversdal (24.2%), terwyl die vet gewissel het van 5.3-6.1% teenoor Riversdal se 7.5% vet. Hier is die negatiewe korrelasie by Riversdal baie duidelik sigbaar tussen TRP en vet indien dit met die proewe vergelyk word. Riversdal het die 2006 seisoen baie nat (versuip) en koel weer tydens rypwording gehad en dit het waarskynlik die chemiese samestelling beïnvloed. Lupiene benodig warm droë klimaat tydens korrelvul en rypwording.

Die kommersiële opbrengs van lupiene is laag en varieer baie soos ook in die proewe gevind. In figuur 4 is die TRP-inhoud van Quilinock (L. angustifolius) met opbrengs vergelyk. Figuur 4 bestaan uit al die Swartland monsters vir die 2004-2007 seisoene. Dit wil voorkom of opbrengs van Quilinock nie direk gekorreleer is met proteïeninhoud nie. Daar bestaan geen betekenisvolle korrelasie tussen opbrengs en TRP-inhoud nie.

In figuur 1 en 2 word twee weerstasies in die middel Swartland en Suid-Kaap vergelyk. Die Langgewens lokaliteit se gemiddelde temperatuur is gedurende September bo 15ºC terwyl by Rietpoel het dit eers teen die einde van September deur die gemiddelde 15ºC breek. Rietpoel se reënval tydens Oktober is 7mm meer as by Langgewens. Dit wil dus voorkom of Napier koeler en meer vogtig is tydens die belangrike rypwordingperiode tydens N-verplasing in die plant. Klimaat is waarskynlik die rede vir die verskil in chemiese samestelling (figuur 5 en 6) van die lupiensaad by Langgewens en Napier (Rietpoel). Die gemiddelde TRP van Langgewens (31.4) is 2.1% hoër is as by Napier (29.3%). Die vetinhoud van Napier (6.3%) is 0.3% hoër as by Langgewens in die Swartland.

Gevolgtrekking

Daar is min wat produsente kan doen om die chemiese samestelling van lupiene te verbeter. Dit is belangrik dat die saad voor plant geënt word om seker te maak dat stikstofbinding optimaal plaasvind. Die praktyk om saad met swamdoders te behandel kan ongelukkig die oorlewing van die Rhizobium bakterieë op die saad nadelig beïnvloed. Blare is die hoofbron van N in die saad en indien die blare nie beskerm word teen witroes nie, beteken dit 'n verlies aan potensiële N vir die saad.

Faktore wat die ontwikkeling en groei van 'n lupien plant en saad beïnvloed

PJA Lombard en Dr JA Strauss
Departement Landbou: Wes-Kaap, Privaatsak X1, Elsenburg 7607

Lupiene se saadopbrengs is baie onvoorspelbaar en wissel van seisoen tot seisoen en van lokaliteit tot lokaliteit. Dit is 'n komplekse plant en die opbrengs word deur verskeie faktore beïnvloed.

Lupiene is 'n peulplant en hulle het die unieke vermoë om lugstikstof (N₂) te bind deur middel van die Rhizobium lupini bakterieë wat die wortels koloniseer. Hoe meer Rhizobium bakterieë beskikbaar is tydens ontkieming hoe beter is die enting op die wortels (Murray et al. 1997). Rhizobium lupini besit die vermoë om stikstof te bind by veel laer pH as ander Rhizobium spesies en daarom is lupiene meer verdraagsaam teenoor laer pH as ander gewasse (Williams 1984). Effektiewe stikstofbinding kan slegs plaasvind indien genoeg wortelknoppies weens enting gevorm het. In Wes Australië (WA) kry lupiene gemiddeld 86% van hul stikstof deur N₂ binding (Unkovivich et al. 1997).

Temperatuur, reënval en dagliglengte is van grootste belang in die finale chemiese samestelling van lupiene. Beide gemiddelde temperatuur en dagliglengte het 'n sterk invloed op die tyd van plant tot blom (Reader et al. 1995). 'n Baie klein verskil in dagliglengte kan 'n betekenisvolle invloed op dae tot blom hê. Hulle het bewys dat vir elke 2 minute wat 'n dag langer is, die plante gemiddeld 1 dag vinniger blom. 'n Styging in die gemiddelde temperatuur van 10 na 16ºC het periode tot blom met 21 dae verkort. In proewe is gevind dat lupiene begin blom by 1060 "degree-days" na plant (die gemiddelde daaglikse temperatuur was bymekaargetel tot 1060 wat dan 72 dae na plant was) (Palta and Ludwig 1998). Gedurende 2006 het die cultivars in die Swartland 66-87 dae geneem tot blom. Dit was gemiddeld 67 dae by Hopefield en 78 dae by Darling. Die beskikbaarheid van vog het ook 'n groot invloed op dae tot blom. Plante wat na ontkieming aan droogte blootgestel is, het 20 dae langer geneem om te blom. Beskikbaarheid van voedingstowwe en vog saam met ander faktore speel 'n rol in die ontwikkeling en samestelling van die plant.

Die getal peule het volgens verskeie studies 'n invloed op saadgrootte (Palta and Ludwig 1998). Saadgrootte neem egter eers af indien meer as 20 peule per plant voorkom. Kleiner sade is minder aanvaarbaar vir die koper weens die groter dop tot inhoudverhouding. In WA is die gemiddelde aantal peule per plant slegs 10.8 (±1.6ton/ha). Volgens Palta en Ludwig (1998) het die opbrengs na 3.3ton/ha gestyg waar gemiddeld 20 peule per plant voorgekom het. Die aantal peule per plant het baie gewissel binne WA aanplantings (10.8 peule per plant), met 10% van die plante wat wel 18-22 peule dra. In WA het dit gerealiseer as 'n opbrengs van ±1.6ton/ha. Plante kan net 'n sekere hoeveelheid peule of sade vul, aangesien die beskikbare voedingstowwe per plant beperk is.

Lupiene benodig warm vogtige omstandighede tydens die vegetatiewe stadium en warm droë klimaat tydens korrelvul en rypwording (Williams 1984; Withers & Forde 1979). Dit is die rede waarom lupiene in die Mediterreense streke in die herfs geplant word. Pogings om die proteïen- en olieinhoud te verbeter was oor die algemeen onsuksesvol. Daar bestaan 'n sterk negatiewe korrelasie tussen olie- en proteïeninhoud (Williams 1984). Die hoof uitwerking van vogstres is die verlaging in opbrengs asook N reserwes wat nodig is om 'n proteïeninhoud te verseker. Die hoofbron van N (47%) in die saad, is afkomstig van die blare. Die peule (15%) verskaf die tweede meeste N en 33% kom direk van N-binding (Withers and Forde 1979).

Palta & Plaut (1999) het gevind dat die gemiddelde saadgrootte dieselfde was in proewe waar geen vog tekort voorgekom het nie, teenoor behandelings met vog tekorte tydens blom- en peulvorming. In teenstelling het die vog tekort die peulvorming en ontwikkeling nadelig beïnvloed. Daar het ook meer saad afgesterf in die peule. Die hoofstam se peulgetal het nie verander nie, slegs op die eerste en tweede vertakkings het verskille voorgekom. Die verlaging van 30-33% in opbrengs kan slegs toegeskryf word aan die swak bydrae van die eerste en tweede vertakking.

In 'n ander studie deur Dracup et al. (1998) is 4 behandelings vergelyk waar aanvullende besproeiings, (1) vir die hele seisoen, (2) tydens peulvorming en (3) tot peulvorming gegee is met die kontrole as vierde behandeling. Die behandeling met die grootste saad was waar aanvullende besproeiing slegs tydens peulvorming toegedien is. Dit was betekenisvol beter as die ander behandelings waar geen verskil voorgekom het nie. Die behandeling met die laagste opbrengs was die kontrole wat geen besproeiing ontvang het nie. Die kontrole was betekenisvol laer as die ander behandelings. Die behandeling met die aanvullende besproeiing het wel die hoogste opbrengs gegee, maar soos in ander studies die kleinste gewig per saad.

'n Verskil in chemiese samestelling is gevind tussen plante in 'n aanplanting maar ook op dieselfde plant (Palta & Ludwig, 1998; Velasco et al, 1998). Velasco et al. (1998) het gevind dat die chemiese samestelling van Lupinus albus tussen die tak ordes en die hoofstam verskil. Die olie- en proteïeninhoud neem toe in die hoër vertakkings, terwyl die veselinhoud afneem. Die saadgrootte het die meeste geweeg op die hoofstam en neem af na die eerste en tweede vertakking. Die saad opbrengs van 40 plante op die hoofstam was 418.7gr teenoor 410.2 en 349.7g op die eerste en tweede vertakking. Die proteïen inhoud het toegeneem van 32.32% (hoofstam) na 34.97% en 35.86%. Die samestelling van die vette het ook verskil deurdat die saad op die hoofstam meer versadigde vetsure bevat het. Die oliesamestelling van die eerste en tweede orde het nie veel verskil nie. Die rede hiervoor is moontlik opgesluit in omgewingsfaktore aangesien die hoofstam 20 dae voor die eerste orde geblom het. Palta & Ludwig (1998) en Velasco et al (1998) het ook inter plantverskille waargeneem.

Bronne

• Lupienverbouing in die Wes- en Suid-Kaap.
  Agenbag, H (2008).
• "Variation in yield of narrow-leafed lupin caused by terminal draught."
  Dracup M, Reader MA, Palta JA, (1998).
• "Yield response of narrow-leafed lupin plants to variations in pod number."
  Palta JA and Ludwig C (1998). Journal of Agriculture Research 49, 63-68.
• "Yield and components of seed yield of indeterminate narrow-leafed lupin (Lupinus angustifolius) subject to transient water deficit."
  Palta JA and Plaut Z (1999). Australian Journal of Agriculture 50, 1225-1232.
• "Time to flowering in Narrow-leafed Lupin."
  Reader MA, Dracup M and Kirby EJM (1995). Journal of Agriculture Research 46, 1063-1077.
• "Nitrogen fixation by annual legumes in Australian Mediterranean agriculture."
  Unkovivich MJ, Pate JS and Sanford P (1997). Australian Journal of Agriculture 48, 267-293.
• "Within-plant variation fors eed weight and seed quality traits in Lupinus albus."
  Velasco L, Martin LM and De Haro A (1998). Australian Journal of Agriculture 49, 59-62.
• "Environmental effects on seed oil percentage and fatty acid composition in white lupin (Lupinus albus)."
  Watkin and McGibbon (1980). Journal of Agriculture Science 95, 597-602.
• "Lupin in crop production."
  Williams W (1984). Department of Agriculture Botany, University of Reading, England.
• "Effect of water stres son Lupinus albus."
  Withers NJ and Forde BJ (1979). N.Z. Journal of Agriculture Research 22, 463-474.