CC BY
14
Научная статья / Research Article
УДК 543.9:582.734.3
DOI: 10.36718/1819-4036-2022-8-84-91
Алла Георгиевна Куклина1, Наталья Степанова Цыбулько2, Владимир Николаевич Сорокопудов3Н
1 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина Российской академии наук, ведущий научный сотрудник лаборатории природной флоры, кандидат биологических наук, Россия, Москва
2 Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений, ведущий научный сотрудник отдела агробиотехнологии, кандидат фармацевтических наук, Россия, Москва
3 Российский государственный аграрный университет - МСХА им. К.А. Тимирязева, профессор кафедры декоративного садоводства и газоноведения, доктор сельскохозяйственных наук, Россия, Москва
БИОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПЛОДОВ ОТБОРНЫХ ФОРМ AMELANCHIER ALNIFOLIA И A. SPICATA (ROSACEAE)
Цель исследования - изучение биохимического состава плодов Amelanchier alnifolia (Nutt.) Nutt. и A. spicata (Lam.) K.^ch (Maloideae, Rosaceae), распространенных в России. Задачи: изучение содержания биофлавоноидов, антоцианов, витамина С, сахаров и суммы органических кислот в плодах отборных форм, выращенных из семян растений A. alnifolia канадской селекции, а также сравнение их с химическим составом плодов у образцов A. spicata, натурализованных в Раменском районе Московской области. Биохимическое изучение проведено в 2020-2021 гг. в лаборатории ВИЛАР по общепринятым методикам Государственной фармакопеи РФ, XIV издание. В биохимическом анализе использовано 40 образцов, полученных от 4 форм A. alnifolia:Al1, Al2, Al 3, Al4 (отборные сеянцы от сортов канадской селекции, выращенные из семян, присланных из Саскачевана) и 4 форм A. spicata: Sp1, Sp2, Sp3, Sp4 (собранных в сосновом лесу около г. Рамен-ское Московской области). Сведения обработаны в программе Microsoft Excel. Установлено, что общее содержание биофлавонидов в плодах A alnifolia составляет 163-280 мг%, у A. spicata -190-310 мг%. Сумма антоцианов в плодах A alnifolia - 525-930 мг %, у A. spicata - 423-615 мг%. На долю аскорбиновой кислоты у отборных форм A alnifolia приходится 15,4-29,2 мг%, у A. spicata 21,4-35,3 мг%. Содержание органических кислот в плодах двух видов ирги находится в пределах от 0,19 до 0,83 %. В плодах A. spicata сахаров на 15 % больше, чем у A alnifolia (более 6 %). Отборные формы A alnifolia, происходящие из Канады, в условиях средней полосы России не уступают по химическому составу плодам, о которых сообщают зарубежные авторы, и могут быть включены в дальнейшее изучение для целей селекции.
Ключевые слова: Amelanchier alnifolia, Amelanchier spicata, плоды, биофлавоноиды, антоци-аны, аскорбиновая кислота, сахар, органические кислоты
Для цитирования: Куклина А.Г., Цыбулько Н.С., Сорокопудов В.Н. Биохимическая оценка плодов отборных форм Amelanchier Alnifolia и A. Spicata (Rosaceae) // Вестник КрасГАУ. 2022. № 8. С. 84-91. DOI: 10.36718/1819-4036-2022-8-84-91.
© Куклина А.Г., Цыбулько Н.С., Сорокопудов В.Н., 2022 Вестник КрасГАУ. 2022. № 8. С. 84-91. Bulliten KrasSAU. 2022;(8):84-91.
Благодарности: работа выполнена в рамках госзадания ГБС РАН «Биологическое разнообразие природной и культурной флоры: фундаментальные и прикладные вопросы изучения и сохранения», проект № 18-118021490111-5.
Alla Georgievna Kuklina1, Natalia Stepanovna Tsybulko2, Vladimir Nikolaevich Sorokopudov3H
1 The Main Botanical Garden named after N.V. Tsitsin RAS, Moscow, Russia
2 All-Russian Research Institute of Medicinal and Aromatic Plants, Moscow, Russia
3 Russian State Agrarian University - Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev, Moscow, Russia
2 ostafevo11 @yandex.ru
3 sorokopud2301 @mail.ru
SELECTED FORMS FRUITS AMELANCHIER ALNIFOLIA AND A. SPICATA (ROSACEAE)
BIOCHEMICAL ASSESSMENT
The purpose of research is to study the biochemical composition of the fruits of Ameianchier alnifolia (Nutt.) Nutt. and A. spicata (Lam.) K.Koch (Maloideae, Rosaceae), common in Russia. Objectives: to study the content of bioflavonoids, anthocyanins, vitamin C, sugars and the amount of organic acids in the fruits of selected forms grown from seeds of A. alnifolia plants of Canadian selection, as well as their comparison with the chemical composition of fruits in samples of A. spicata naturalized in the Ramensky district of Moscow areas. The biochemical study was carried out in 2020-2021 in the VILAR laboratory according to generally accepted methods of the State Pharmacopoeia of the Russian Federation, XIV edition. Biochemical analysis used 40 samples obtained from 4 forms of A. alnifolia: All, Al2, Al 3, Al4 (selected seedlings from Canadian varieties grown from seeds sent from Saskatchewan) and 4 forms of A. spicata: Sp1, Sp2, Sp3, Sp4 (collected in a pine forest near the city of Ramenskoye, the Moscow Region). Information processed in Microsoft Excel. It has been established that the total content of bioflavonoids in the fruits of A alnifolia is 163-280 mg%, in A. spicata it is 190-310 mg%. The amount of anthocyanins in the fruits of A alnifolia is 525-930 mg%, in A. spicata it is 423-615 mg%. The share of ascorbic acid in selected forms of A alnifolia is 15.4-29.2 mg%, in A. spicata 21.4-35.3 mg%. The content of organic acids in the fruits of two types of shadberry ranges from 0.19 to 0.83 %. The fruits of A. spicata contain 15 % more sugars than those of A alnifolia (more than 6 %). Selected forms of A alnifolia originating from Canada, under the conditions of central Russia, are not inferior in chemical composition to the fruits reported by foreign authors, and can be included in further study for breeding purposes.
Keywords: Amelanchier alnifolia, Amelanchier spicata, fruits, bioflavonoids, anthocyanins, ascorbic acid, sugar, organic acids
For citation: Kuklina A.G., Tsybulko N.S., Sorokopudov V.N. Selected forms fruits Amelanchier alnifolia and A. spicata (Rosaceae) biochemical assessment // Bulliten KrasSAU. 2022. № 8. P. 84-91. DOI: 10.36718/1819-4036-2022-8-84-91.
Acknowledgments: the work has been carried out within the framework of the state task of the GBS RAS "Biological diversity of natural and cultural flora: fundamental and applied issues of study and conservation", project No. 18-118021490111 -5.
Введение. Среди декоративных кустарников, дающих съедобные плоды, известны виды рода Amelanchier Medik. (Maloideae, Rosaceae), происходящего из Северной Америки. В России часто встречается ирга колосистая (A. spicata (Lam.) K.toch), которую в XX в. широко использовали для устройства живых изгородей как декоративную и неприхотливую культуру. Такая же неприхотливая и зимостойкая ирга
ольхолистная (A. alnifolia (Nutt.) Nutt.) представляет интерес как плодовая культура, у которой в Канаде получены урожайные и крупноплодные сорта Tissen, Altaglow, Forestburg, Northline, Smoky, Regent, Pembina, Martin, Honneywood и пр., предназначенные для получения сырья винодельческой промышленности [1].
Оба вида ирги настолько зимостойки, что выдерживают суровый климат, регулярно цве-
тут и плодоносят в Центральной Сибири, сохраняя декоративность более 30 лет [2-4]. К настоящему времени A. spicata натурализовалась и стала обычным видом в европейской части России, активно заселяет сосновые леса, угрожая аборигенной флоре [5]. В северных лесостепях Средней Сибири тоже отмечен натурализующийся вид ирги (некорректно названный A. ova-lis Medik.), способный вегетативно самовозобновляться по местам заноса [6], что свойственно A. spicata.
Плоды ирги имеют приятный сладкий вкус, в них есть витамины С, A, B2, Вб, В9 и фла-воноиды (кверцетин, катехин и пр.) [7, 8]. Плоды ценятся благодаря витаминам и полифеноль-ным соединениям, обладающим антиоксидант-ной активностью [9-11]. Они помогают в адаптации после эмоциональных нагрузок и ускоряют восстановление здоровья после тяжелых заболеваний. Компонентный состав плодов ирги, растущей в условиях Красноярского края, включает минеральные вещества: натрий (25 мг/кг), калий (1602 мг/кг), железо (4,8мг/кг), цинк (16,2 мг/кг), медь (7,2 мг/кг), кальций (0,3 %), фосфор (0,16 %) и магний (0,1 %) [12]. Плоды используются как растительное сырье для получения яркоокрашенных напитков и пищевых продуктов, благодаря наличию в плодах пектинов (0,34 %), сахарозы (до 8,5 %) и органических кислот их используют для приготовления желе, мармелада и пастилы [12, 13].
Показатели химического состава плодов зависят от условий, в которых произрастают растения ирги. Плоды канадских сортов Pembina, Martin, Honneywood, культивируемых в Польше, характеризуются средней массой 0,3 г, диаметром 10-12 мм, содержанием флавонои-дов 170-415 мг% и суммой антоцианов 108160 мг%, в составе которых превалируют циа-нидины [14].
Цель исследования - изучение биохимического состава плодов у двух, наиболее распространенных видов ирги в условиях Московского региона.
Задачи: определение содержания био-флавоноидов, антоцианов, витамина С, сахаров и суммы органических кислот в плодах отборных форм, выращенных из семян растений A. alnifolia канадской селекции, а также сравнение их с химическим составом плодов у образцов A. spicata.
Материал и методы. Материалом изучения служили отборные формы A. alnifolia и образцы натурализовавшихся растений A. spicata из Московской области (Раменский р-н). Биохимическое исследование проведено в 2020— 2021 гг. на свежесобранных плодах в лаборатории ВИЛАР по общепринятым методикам на основе Фармакопейных статей (ФС) Государственной фармакопеи, XIV издание [15]. Количественное определение суммы биофлавонои-дов (мг%) (в пересчете на рутин) проводилось по ФС 2.5.0106.18 Fructus rosae. Количественное определение антоцианов (мг%) осуществлялось в пересчете на цианидин-3-О-глюкозид по ФС 2.5.0002.15 Aroniae melanocarpae recens fructus. Спектрофотометрическое определение оптической плотности проводилось на спектрофотометре UV 1800 Shimadzu (Japan). Содержание аскорбиновой кислоты (мг%) исследовалось методом титрования с водным раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия по ФС 2.5.01.06.18 Fructus rosae. Определение суммы органических кислот (%) - титриметрическим методом (в пересчете на яблочную кислоту) по ФС 2.5.0093.18 Sorbi aucuparia fructus.. В биохимическом анализе использовано 40 образцов, полученных от 4 форм A. alnifolia:Al1, Al2, Al 3, Al4 (отборные сеянцы от сортов канадской селекции, выращенные из семян, присланных из Саскачевана) и 4 форм A. spicata: Sp1, Sp2, Sp3, Sp4 (собранных в сосновом лесу, около г. Ра-менское Московской области). Сведения обработаны в программе Microsoft Excel. Допустимая ошибка измерений не превышает нормы (Р<5 %).
Результаты и их обсуждение. Плодоношение видов ирги в Московской области наблюдается ежегодно. Стадия потребительской зрелости плодов наступает в конце июля.
Как показано в таблице, плоды у отборных форм ирги ольхолистной более крупные (до 12-17 мм в диаметре), чем у ирги колосистой. Особенно выделялись урожайная форма Al2 и крупноплодная форма Al4, хотя по лучшему вкусу отмечена менее урожайная форма Al 1. У A. spicata плоды мельче (до 8-11 см в диаметре), кисло-сладкие на вкус.
Анализ показал, что в плодах A alnifolia содержание биофлавоноидов (163-280 мг%) немного меньше, чем у A. spicata (190-310 мг%) (рис. 1). Известно, что оксикоричные кислоты, флавонолы и катехины, входящие в состав
биофлавоноидов, обладают капиллярно- сердечную деятельность и способны поддержи-укрепляющими, противовоспалительными и вать противоопухолевую активность клеток [8, желчегонными свойствами. Они тонизируют 10].
Характеристика плодов Amelanchier alnifolia и A. spicata
Образец Диаметр плода, мм Число плодов в кисти, шт. Масса 10 плодов, г
Атв!апсЫвг а!пЮНа
до 14 7-9 3,9±0,4
№ до 17 8-12 4,9±0,7
№ до 12 7-11 3,2±0,1
М до 15 5-15 4,5±0,3
Атв!апсЫвг эр^а
Sp1 до 8 4-10 2,7±0,2
Sp2 до 10 5-9 3,0±0,5
Sp3 до 11 4-8 3,8±0,1
Sp4 до 9 6-9 3,1 ±0,2
Рис. 1. Сумма биофлавоноидов в плодах А. аМоНа и А. вр'^а, мг %>, а.с.м.
Значительной частью в фенольных соединениях являются антоцианы, влияющие на интенсивность окраски и товарный вид продуктов переработки плодов ирги. Как видно на рисунке 2, в плодах А. эрШа и А аМоНа концен-
трация антоцианов изменяется в пределах от 423 до 930 мг%. В изученных образцах наибольшим содержанием антоцианов выделялись плоды у А. аМоНа: Al2 - 930 мг% и Al1 -850 мг%.
Рис. 2. Сумма антоцианов в плодах А. а!т№а и А. эр'^а, мг %>, а.с.м.
Содержание аскорбиновой кислоты, важной биологически активной составляющей, в плодах двух видов ирги практически одинаковое - в среднем около 25 мг %; при этом максимальное содержание витамина С отмечено у образца Sp1 - 35 мг%, минимальное у ^3 -15,4 мг% (рис. 3).
Сумма органических кислот является важной характеристикой в химическом составе плодов и отражается на их вкусовых качествах. Вкус у А. эр\са{а более кислый, чем у ирги оль-холистной. В плодах А. эрШа содержится органических кислот от 0,53 до 0,83 %; А. аМоНа -от 0,19 до 0,64 % (рис. 4).
40
Образцы
Рис. 3. Содержание аскорбиновой кислоты в плодах А.а!пМ\а и А. эр^а, мг %, а.с.м.
1,0
All А12 А13 А14 Spl Sp2 Sp3 Sp4
Обра щы
Рис. 4. Содержание органических кислот в плодах A. alnifolia и A. spicata, %, а.с.м.
По нашим данным, плоды A. spicata (7,25— 8,10 %) более насыщены сахарами, которые представлены фруктозой и сахарозой, чем плоды A. alnifolia (6,35-6,79 %, а.с.м.).
Заключение. В результате исследования, проведенного в Московском регионе, определено содержание биофлавоноидов, антоцианов, аскорбиновой кислоты, сахаров и органических кислот в свежесобранных плодах двух видов ирги. Установлено, что общее содержание био-флавонидов в плодах A. alnifolia составляет 163-280, А. spicata - 190-310 мг%. Сумма антоцианов в плодах A alnifolia - 525-930, A. spicata
Список источников
1. Куклина А.Г. Жимолость, ирга. М.: Ниола-пресс, 2007. 204 с.
2. Встовская Т.Н., Коропачинский И.Ю. Древесные растения Центрального сибирского ботанического сада. Новосибирск: СО РАН, 2005. 235 с.
3. Седачева М.И, Вараксин М.И. Инорайон-ные древесные растения в условиях Красноярской лесостепи // Вестник КрасГАУ. 2007. № 2. С. 163-168.
4. Шестак К.В. Интродукция некоторых видов семейства Rosaceae в дендрарии Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева // Вестник КрасГАУ. 2018. № 5. С. 318-322.
- 423-615 мг%. На долю аскорбиновой кислоты у отборных форм A alnifolia приходится 15,429,2 мг%, у A. spicata 21,4-35,3 мг%. Содержание органических кислот в плодах двух видов ирги находится в пределах от 0,19 до 0,83 %. В плодах A. spicata сахаров на 15 % больше, чем у A. alnifolia (более 6 %). Отборные формы A. alnifolia, происходящие из Канады, в условиях средней полосы России не уступают по химическому составу плодам, о которых сообщают зарубежные авторы, и могут быть включены в дальнейшее изучение для целей селекции.
5. Kuklina A.G. Naturalization of Amelanchier Species from North America in a Secondary Habitat // Russian Journal of Biological Invasions. 2011. Vol. 2. № 2-3. P. 103-107. DOI :10.1134/S2075111711020056.
6. Антипова Е.М. Сорная растительность северных лесостепей Средней Сибири // Вестник КрасГАУ. 2008. № 2. С. 80-84.
7. Куклина А.Г., Сорокопудов В.Н., Цыбулько Н.С. Фитохимический анализ плодов и листьев ирги (Amelanchier Medik.) в культигенных и инвазионных популяциях // Плодоводство и ягодоводство России. 2017. Т. 49. С. 182-185.
8. Kuklina A., Sorokopudov V., Stepanova A. Amelanchier Medik. (Rosaceae) fruits - a nutrition dietary product and a source materials for phytopharmacology // Agrobiodiversity for Improving Nutrition, Healt and Life Quality. Nitra.
2017. Vol. 1. P. 268-272. DOI:10.15414/ agrobiodiversity.2017.
9. Ozga J.A., Saeed A., Reinecke D.M. Anthocyanins and nutrient components of saskatoon fruits (Amelanchier alnifolia Nutt.) // Canadian Journal of Plant Science. 2006. Vol. 86. № 1. P. 193-197. DOI:10.4141/P05-139.
10. Jurikova T., Balla S., Sochor J., Pohanka M., Mlcek J., Baron M. Flavonoid profile of saskatoon berries (Amelanchier alnifolia Nutt.) and their health promoting effects // Molecules. 2013. Vol. 18 (10). P. 12571-12586. DOI:10.3390/molecules 181012571.
11. Lachowicz S., Oszmianski J., Wisniewski R., Seliga L, Pluta S. Chemical parameters profile analysis by liquid chromatography and antioxidative activity of the Saskatoon berry fruits and their components // European Food Research and Technology. 2019. Vol. 245 (9). P. 2007-2015. DOI:10.1007/s00217-019-03311 -2.
12. Величко Н.А., Машанов А.И. Химический состав плодов ирги круглолистной и разработка рецептуры алкогольного напитка на ее основе // Вестник КрасГАУ. 2019. № 2 (43). С. 135-138.
13. Морозова О.В., Учасов Д.С. Перспективы использования плодов ирги при создании функциональных пищевых продуктов для спортсменов // Наука. 2020. №. 7 (32). C 168171.
14. Szpadzik E, Tomasz K. The Yield, Fruit Quality and Some of Nutraceutical Characteristics of Saskatoon Berries (Amelanchier alnifolia Nutt.) in the Conditions of Eastern Poland // Agriculture. 2021. Vol. 11 (824). P. 1-15. DOI: 10.3390/agriculture11090824.
15. Государственная фармакопея РФ, XIV издание. 2019. [Internet-resource] URL: https://femb.ru/record/pharmacopea14.
References
1. Kuklina A.G. Zhimolost', irga. M.: Niola-press, 2007. 204 s.
2. Vstovskaya T.N., Koropachinskii I.YU. Drevesnye rasteniya Tsentral'nogo sibirskogo bo-tanicheskogo sada. Novosibirsk: SO RAN, 2005. 235 s.
3. Sedacheva M.I., Varaksin M.I. Inoraionnye drevesnye rasteniya v usloviyakh Krasnoyar-skoi
lesostepi // Vestnik KraSGAU. 2007. № 2. C. 163168.
4. Shestak K.V. Introduktsiya nekotorykh vidov semeistva Rosaceae v dendrarii Sibirskogo gosu-darstvennogo universiteta nauki i tekhnologii imeni akademika M.F. Reshetneva // Vestnik KraSGAU. 2018. № 5. S. 318-322.
5. Kuklina A.G. Naturalization of Amelanchier Species from North America in a Secondary Habitat // Russian Journal of Biological Invasions. 2011. Vol. 2. № 2-3. P. 103-107. DOI:10.1134/ S2075111711020056.
6. Antipova E.M. Sornaya rastitel'nost' sever-nykh lesostepei Srednei Sibiri // Vestnik KraSGAU. 2008. № 2. S. 80-84.
7. Kuklina A.G., Sorokopudov V.N., Tsybul'ko N.S. Fitokhimicheskii analiz plodov i list'ev irgi (Amelanchier Medik.) v kul'tigennykh i invazionnykh populyatsiyakh // Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii. 2017. T. 49. S. 182-185.
8. Kuklina A., Sorokopudov V., Stepanova A. Amelanchier Medik. (Rosaceae) fruits - a nutrition dietary product and a source materials for phyto-pharmacology // Agrobiodiversity for Improving Nutrition, Healt and Life Quality. Nitra. 2017. Vol. 1. P. 268-272. DOI:10.15414/agrobiodiversity.2017.
9. Ozga J.A., Saeed A., Reinecke D.M. Antho-cyanins and nutrient components of saskatoon fruits (Amelanchier alnifolia Nutt.) // Canadian Journal of Plant Science. 2006. Vol. 86. № 1. P. 193197. DOI:10.4141/P05-139.
10. Jurikova T., Balla S., Sochor J., Pohanka M., Mlcek J., Baron M. Flavonoid profile of saskatoon berries (Amelanchier alnifolia Nutt.) and their health promoting effects // Molecules. 2013. Vol. 18 (10). P. 12571-12586. DOI:10.3390/ mole-cules181012571.
11. Lachowicz S., Oszmianski J., Wisniewski R., Seliga L, Pluta S. Chemical parameters profile analysis by liquid chromatography and antioxidative activity of the Saskatoon berry fruits and their components // European Food Research and Technology. 2019. Vol. 245 (9). P. 2007-2015. DOI:10.1007/s00217-019-03311 -2.
12. Velichko N.A., Mashanov A.I. Khimicheskii sostav plodov irgi kruglolistnoi i razrabotka retsep-tury alkogol'nogo napitka na ee osnove // Vestnik KraSGAU. 2019. № 2 (43). S. 135-138.
13. Morozova O.V., Uchasov D.S. Perspektivy ispol'zovaniya plodov irgi pri sozdanii funktsion-al'nykh pishchevykh produktov dlya sportsmenov // Nauka. 2020. №. 7 (32). C 168-171.
14. Szpadzik E, Tomasz K. The Yield, Fruit Quality and Some of Nutraceutical Characteristics of Saskatoon Berries (Amelanchier alnifolia Nutt.) in the Conditions of Eastern Poland // Agriculture. 2021. Vol. 11 (824). P. 1-15. DOI: 10.3390/agriculture11090824.
15. Gosudarstvennaya farmakopeya RF, XIV izdanie. 2019. [Internet-resource] URL: https://femb.ru/record/pharmacopea14.
Статья принята к публикации 12.05.2022 / The article has been accepted for publication 12.05.2022
Информация об авторах:
Алла Георгиевна Куклина, ведущий научный сотрудник лаборатории природной флоры, кандидат биологических наук
Наталия Степановна Цыбулько, ведущий научный сотрудник отдела агробиотехнологии, кандидат фармацевтических наук
Владимир Николаевич Сорокопудов, профессор кафедры декоративного садоводства и газоно-ведения, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Information about the authors:
Alla Georgievna Kuklina, Leading Researcher, Laboratory of Natural Flora, Candidate of Biological Sciences
Natalia Stepanovna Tsybulko, Leading Researcher, Department of Agricultural Biotechnology, Candidate of Pharmaceutical Sciences
Vladimir Nikolaevich Sorokopudov, Professor at the Department of Ornamental Gardening and Lawn Science, Doctor of Agricultural Sciences, Professor
