CC BY
21
УДК / UDC 634.11:631.576.2:581.19:581.5
ФОРМИРОВАНИЕ НЕКОТОРЫХ КОМПОНЕНТОВ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПЛОДОВ ЯБЛОНИ ПОД ВЛИЯНИЕМ ФАКТОРОВ СРЕДЫ
FORMATION OF SOME OF THE COMPONENTS OF THE CHEMICAL COMPOSITION OF APPLE FRUITS INFLUENCED BY ENVIRONMENTAL FACTORS
Павел A.P., кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Pavel A.R., Candidate of Agricultural Sciences, Senior Researcher E-mail: pavel anna@mail.ru Макаркина M.A., доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник Makarkina М.А., Doctor of Agricultural Sciences, Chief Researcher E-mail: makarkina.m@mail.ru ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт селекции плодовых культур», Орловская область, Россия Russian Research Institute of Fruit Crop Breeding, Orel region, Russia
Яблоки - богатый питательными и биологически активными веществами продукт, лидирующий в структуре потребления россиянами фруктов, употребление которого в значительной степени способствует профилактике многих заболеваний. Питательная и биологическая ценность плодов яблони обусловлена их химическим составом. Химический состав плодов зависит как от сортовых особенностей, так и от внешних факторов среды. Цель настоящих исследований заключалась в сравнительной оценке некоторых биохимических показателей плодов яблони, выращенных в условиях Средней полосы России, в зависимости от погодных условий. Изучали содержание растворимых сухих веществ, Сахаров, органических кислот и сахарокислотный индекс (отношение сахара к кислоте) в плодах 15 сортов яблони в различные по метеорологическим условиям вегетационного периода годы. Было установлено, что на содержание растворимых сухих веществ и Сахаров в яблоках в значительной степени оказывает влияние температурный режим, большее количество растворимых сухих веществ и Сахаров накапливается в годы с максимальной суммой активных температур и минимальной суммой осадков за вегетационный период (май - август). На кислотность и вкус плодов больше влияют осадки и гидротермический коэффициент в предуборочный месяц. Выявлена различная реакция сортов на температурно-влажностный режим вегетационного периода изучаемых лет. Наибольшая стабильность признака «содержание РСВ в плодах» (V<10,0%) свойственна сортам Восторг, Звезда эфира, Московское ожерелье, Поэзия, Приокское, Синап орловский, Созвездие, признака «содержание Сахаров» - Антоновка обыкновенная, Белорусское сладкое, Жилинское, Московское ожерелье, Осиповское, Поэзия, Приокское, Синап орловский, признака «содержание органических кислот» - Жилинское и Масловское. Ключевые слова: яблоня, сорта, растворимые сухие вещества, сахара, органические кислоты, сахарокислотный индекс, метеорологические условия.
Apples are a product rich in nutrients and biologically active substances and a leader in the structure of fruit consumption of Russian people. Consumption of apples significantly contributes to the prevention of many diseases. The nutritional and biological value of apple fruits is determined by their chemical composition. The chemical composition of fruits depends on both varietal characteristics and external environmental factors. The purpose of these studies was to compare some of the biochemical parameters of apple fruits grown in the Central Russia, depending on weather conditions. The content of soluble solids, sugars, organic acids and the sugar-acid index (the ratio of sugar to acid) was studied in the fruits of 15 apple cultivars during the years with different meteorological conditions of the growing season. It was found that the content of soluble solids and sugars in apples is largely influenced by the temperature regime; a greater amount of soluble solids and sugars is accumulated in years with the maximum amount of active temperatures and the minimum amount of
precipitation during the growing season (May - August). The acidity and taste of the fruit are more affected by the amount of precipitation and the hydrothermal coefficient in the pre-harvest month. Different responses of cultivars to the temperature and humidity regime of the vegetation period of the studied years were revealed. The highest stability of the trait "content of soluble solids in fruits" (V<10.0%) is characteristic of the cultivars Vostorg, Zvezda Efira, Moskovskoye Ozherelie, Poezia, Priokskoe, Sinap Orlovsky, Sozvezdie; the trait "sugar content" is characteristic of Antonovka Obyknovennaya, Belarusskoe Sladkoe, Zhilinskoe, Moskovskoye Ozherelie, Osipovskoe, Poezia, Priokskoe, Sinap Orlovsky; "content of organic acids" is characteristic of Zhilinskoe and Maslovskoe.
Key words: apple, cultivars, soluble solids, sugars, organic acids, sugar-acid index, meteorological conditions.
Введение. Химический состав плодов неотъемлемая составляющая качества выращиваемой продукции. Это объясняется проявлением серьезного интереса к здоровью населения, которое напрямую связано с употребляемой пищей.
Яблоки - это не только сырье для производства многих пищевых продуктов, прежде всего, это сам продукт, который употребляется круглый год за счет его способности сохраняться длительное время. В яблоках содержатся как питательные (сахара, органические кислоты), так и биологически активные (аскорбиновая кислота, пектины, фенольные вещества) соединения. Именно биологически активные вещества оказывают антиокислительное действие в процессах метаболизма человеческого организма.
Яблоня - важнейшая культура Центрального федерального округа РФ, занимающая первое место в структуре всех площадей плодовых насаждений, на 2017 год около 65%, что обусловлено лидирующим положением яблок в потребительской корзине населения [1, 2]. Широкое ее распространение объясняется, прежде всего, меньшей требовательностью к условиям произрастания, большим сортиментом, широкой сырьевой доступностью, высокими транспортабельностью и продолжительностью хранения плодов, а также их неповторимым вкусом.
Биохимический состав плодов и ягод зависит как от сорта, так и от абиотических факторов (географическое расположение сада, погодные условия и др.). Изучением влияния метеорологических условий года на химический состав плодов ученые занимаются давно, об этом писал еще в 30-е годы прошлого столетия Ф.В. Церевитинов. Тема эта остается до сих пор актуальной, поскольку постоянно меняется сортимент плодовых культур, а также происходит изменение климатических условий [3-5], и возникает проблема создания сортов, более устойчивых к засухе и высоким температурам предуборочного периода. Несмотря на то, что сохраняется общая тенденция накопления биохимических веществ в плодах различными культурами в зависимости от условий вегетационного периода, существуют особенности реагирования определенных сортов на внешние факторы среды, которые могут быть использованы, в том числе, и в целенаправленной селекции яблони для разработки способов активного регулирования химического состава плодов [6-10].
Целью исследований являлась сравнительная оценка некоторых биохимических показателей плодов яблони, выращенных в условиях Средней полосы России, в зависимости от погодных условий.
Условия, материалы и методы. Исследования проводились в ФГБНУ «Всероссийский НИИ селекции плодовых культур» (Орловская область) в 2012, 2014, 2016 гг. Объектом исследования послужили 15 сортов яблони различного происхождения, различных силы роста и сроков созревания плодов. В плодах изучали биохимические показатели, оказывающие непосредственное влияние на вкус -
сахара, органические кислоты и их соотношение согласно общепринятым методикам. Содержание растворимых сухих веществ (PCB) определяли рефрактометрическим методом с помощью цифрового рефрактометра PAL-3 (ATAGO), суммы Сахаров -методом Бертрана, органических (титруемых) кислот - титриметрическим методом с использованием 0,1 н. раствора гидроокиси натрия в присутствии индикатора фенолфталеина и рассчитывали сахарокислотный индекс (отношение содержания Сахаров к содержанию органических кислот) [11, 12]. При математической обработке данных применялся пакет анализа программы Microsoft Excel.
Сумма активных температур (>10,0°С) и количество осадков рассчитывали за период май-август (цветение - съем плодов). Гидротермический коэффициент (по Селянинову) (ГТК) рассчитывался как отношение суммы осадков к сумме среднесуточных активных температур с коэффициентом 0,1.
Результаты и обсуждение. Метеорологические условия вегетационного периода исследуемых лет были разнообразны (табл. 1).
Таблица 1 - Характеристика метеоусловий вегетационного периода (май-август)
Показатели Годы
2012 2014 2016
Сумма активных температур, °С 2122 2021 2087
Сумма осадков, мм 143,0 204,2 233,0
Гидротермический коэффициент 0,67 1,01 1,12
Наибольшее количество осадков за весь период от цветения до даты съема плодов - 233,0 мм отмечено в 2016 году, наименьшее - 143,0 мм в 2012 году. Самая низкая сумма активных температур - 2021 °С была зафиксирована в 2014 году, наиболее высокая -2122°С в 2012 году. ГТК в 2014 и 2016 годы соответствовал начальному уровню оптимального увлажнения и составил 1,01 и 1,12 соответственно, 2012 год был засушливым - ГТК=0,67.
Более подробная характеристика погодных условий по месяцам представлена на рисунках 1 и 2.
2012 2014 2016 _Годы_
□ май □ июнь ■ июль □ август
Рисунок 1 - Месячная сумма активных температур воздуха за период май-август
120 100 S 80
и 60
£ о
О 40
20 0
105,1
63,0
66,5
64,3
55,7
49,5
23,4
2012
2014
Годы
2016
Ш май
0 июнь
I июль
□ август
Рисунок 2 - Месячное количество осадков (мм) за период май-август
Самым теплым месяцем за три года изучения был июль 2016 года, самым холодным - май этого же года. Кроме этого существенных температурных различий отмечено не было. По влажностному режиму, напротив, годы резко отличались. Наибольшее количество осадков (105,1 мм) выпало в мае 2014 года, наименьшее (12,2 мм) - в мае 2012 года. В 2016 году наблюдалось равномерное распределение осадков по месяцам. ГТК учетного периода исследуемых лет также резко отличался: в 2012 году засуха наблюдалась в мае (ГТК=0,26), июле (ГТК=0,38), в 2014 году - в июле (ГТК=0,34), августе (ГТК=0,42), в 2016 году ГТК находился в оптимальных пределах от 1,06 (июль) до 1,27 (май).
Сравнивая показатели биохимического состава плодов изучаемой группы сортов в различные годы, мы отметили, что максимальные среднесортовые значения PCB и суммы Сахаров были получены в засушливом 2012 году, при наибольшем значении суммы активных температур и минимальной сумме осадков за вегетационный период (табл. 2).
Таблица 2 - Сравнительная оценка биохимического состава плодов яблони
Показатели Годы исследований
2012 2014 2016
PCB, % 13,2 12,9 12,3
Сумма Сахаров, % 11,21 10,52 10,31
Титруемые кислоты, % 0,57 0,79 0,54
СКИ 24,3 15,3 25,6
В то же время у определенной части сортов максимальные показатели отмечены в другие годы: по содержанию PCB у сортов Белорусское сладкое, Масловское, Московское ожерелье, Поэзия - в 2014 году, у сортов Вавиловское, Осиповское - в 2016 году, по содержанию Сахаров у сортов Вавиловское, Масловское, Московское ожерелье, Синап орловский - в 2014 году, у сорта Жилинское - в 2016 году, у сорта Приокское - в 2014 и 2016 годы (табл. 3). Выявлена различная реакция сортов на метеоусловия вегетационного периода изучаемых лет. Наибольшая стабильность признака «содержание PCB в плодах»
(У<10,0%) свойственна сортам Восторг, Звезда эфира, Московское ожерелье, Поэзия, Приокское, Синап орловский, Созвездие, признака «содержание Сахаров» - Антоновка обыкновенная, Белорусское сладкое, Жилинское, Московское ожерелье, Осиповское, Поэзия, Приокское, Синап орловский.
Таблица 3 - Содержание растворимых сухих веществ и Сахаров в плодах яблони, 2012, 2014, 2016 гг._
Сорт РСВ, % Саха ра, %
2012 2014 2016 2012 2014 2016
Антоновка обыкновенная 12,0 13,8 11,0 11,6 8,80 9,87 8,37 8,6
Белорусское сладкое 12,6 14,2 10,0 17,3 11,41 10,96 9,82 7,6
Вавиловское 15,0 14,2 17,8 12,1 13,00 13,52 10,18 14,7
Восторг 12,8 11,9 12,1 3,9 11,41 8,55 9,49 14,8
Гирлянда 14,0 13,4 11,5 10,1 13,33 11,18 9,83 15,4
Жилинское 12,6 12,8 10,6 10,1 9,82 9,87 9,94 0,6
Звезда эфира 14,0 12,6 12,4 6,7 12,02 8,50 11,94 18,6
Масловское 11,0 12,9 10,6 10,7 9,93 11,90 9,34 12,9
Московское ожерелье 11,6 13,4 11,7 ,8,3 9,20 10,73 10,00 7,7
Осиповское 13,0 11,8 14,6 10,7 11,57 11,39 10,98 2,7
Поэзия 11,8 13,0 11,6 6,7 9,82 8,99 10,30 6,8
Приокское 14,0 13,4 12,5 5,7 11,41 11,60 11,60 1,0
Рождественское 14,6 11,6 12,0 12,7 12,36 8,55 10,31 18,3
Синап орловский 14,6 13,0 12,5 7,9 11,41 12,29 10,49 7,9
Созвездие 14,0 12,2 13,1 6,9 12,67 9,87 11,94 11,7
Наименьшие среднесортовые значения РСВ и суммы Сахаров были получены в 2016 году, оптимальном по температурно-влажностному режиму вегетационного периода. На уменьшение содержания РСВ в яблоках сказалось максимальное количество осадков августа 2016 года.
Полученные результаты согласуются с полученными нами ранее данными на других сортах [6, 8] и данными других исследователей [7, 9, 13, 14].
Содержание органических кислот в яблоках за годы исследования варьировало от 0,54 в 2016 году до 0,79% в 2014 году. По сумме осадков за вегетационный период 2014 год не отличался от оптимального 2016 года, но распределение осадков по месяцам было неравномерным, основное их количество пришлось на май, в августе месяце, когда происходит созревание плодов, их выпало минимальное количество - 23,4 мм, что негативно отразилось на кислотности плодов и соответственно на их вкусе, СКИ также в этом году был минимальным - 15,3.
По накоплению органических кислот лишь у двух сортов летнего срока созревания Жилинское и Масловское отмечена стабильность признака, коэффициенты вариации были менее 10,0% - 5,6 и 8,6% соответственно. Остальные сорта в значительной степени реагировали на погодные изменения вегетационного периода (табл. 4). Такая же тенденция прослеживается и при анализе показателя СКИ. Наименьший СКИ был получен в 2014 году. В этот год у 66,6% изучаемых сортов СКИ был ниже 15, который свидетельствует о кислом вкусе плодов, оптимальный СКИ находится в пределах от 15 до 25. По нашему мнению, большее влияние на кислотность и вкус плодов оказывают количество осадков и ГТК в предуборочный месяц, в нашем случае - август. В августе 2014 года было отмечено минимальное количество осадков (23,4 мм) и очень низкий ГТК 0,43.
Таблица 4 - Содержание плодах яблони, 2012, 201
4
органических 2016 гг.
кислот и сахарокислотныи индекс в
Сорт Органические кислоты, % Сахарокислотный индекс
2012 2014 2016 V% 2012 2014 2016 V%
Антоновка обыкновенная 0,87 1,04 0,81 13,2 10,1 9,5 10,3 4,1
Белорусское сладкое 0,14 0,25 0,10 47,6 81,5 43,8 98,2 37,4
Вавиловское 0,45 0,88 0,66 32,4 28,9 15,4 15,4 39,1
Восторг 0,68 0,98 0,49 34,5 16,8 8,7 19,4 37,3
Гирлянда 0,48 0,88 0,39 44,7 27,8 12,7 25,2 36,9
Жилинское 0,57 0,51 0,55 5,6 17,2 19,4 18,1 6,1
Звезда эфира 0,74 0,82 0,48 26,1 16,2 10,4 24,9 42,5
Масловское 0,82 0,96 0,95 8,6 12,1 12,4 9,8 12,4
Московское ожерелье 0,56 0,88 0,41 38,9 16,4 12,2 24,4 35,1
Осиповское 0,51 0,90 0,81 27,6 22,7 12,7 13,6 33,9
Поэзия 0,62 0,92 0,72 20,3 15,8 9,8 14,3 23,5
Приокское 0,44 0,56 0,30 30,0 25,9 20,7 38,7 32,6
Рождественское 0,39 0,86 0,53 40,7 31,7 9,9 19,5 53,6
Синап орловский 0,78 0,98 0,56 27,2 14,6 12,5 18,7 20,7
Созвездие 0,47 0,49 0,35 17,3 27,0 20,1 34,1 25,9
Выводы. В результате проведенных исследований было установлено влияние метеорологических условий вегетационного на содержание в плодах яблони растворимых сухих веществ, Сахаров, органических кислот. Большее количество растворимых сухих веществ и Сахаров накапливается в годы с максимальной суммой активных температур и минимальной суммой осадков за вегетационный период (май - август). Выявлено, что большее влияние на кислотность и вкус плодов оказывают количество осадков и гидротермический коэффициент в предуборочный месяц.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Николаева М.А., Лебедева Т.П. Состояние и перспективы развития российского рынка яблок // Сибирский торгово-экономический журнал. 2016. № 2 (23). С. 106-109.
2. Леонова Н.В. Организационно-экономические аспекты развития российского садоводства // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2018. № 1 (56). С. 213-220.
3. Иванов А.Л. Глобальное изменение климата и его влияние на сельское хозяйство России // Земледелие. 2009. № 1. С. 3-5.
4. Мониторинг изменений климата и оценка последствий глобального потепления для сельского хозяйства / О.Д. Сиротенко, А.Д. Клещенко, В.Н. Павлова, Е.В. Абашина, А. К. Семендяев// Агрофизика. 2011. № 3. С. 31-39.
5. Шкиперова Г.Т., Дружнин П.В. Оценка влияния климатических изменений на экономику российских регионов // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. 2014. Т. 10. № 34 (271). С. 43-50.
6. Макаркина М.А. Влияние метеорологических условий вегетационного периода на некоторые показатели химического состава плодов // Садоводство и виноградарство. 2009. № 1. С. 4-5.
7. Яковлева Т.П., Фролкова A.A., Филимонова Е.Ю. Влияние метеорологических условий на биохимические процессы в плодах облепихи в период созревания // Вестник Алтайского государственного университета. 2011. № 11 (75). С. 28-31.
8. Павел А.Р. Влияние метеорологических условий вегетационного периода на биохимический состав плодов яблони // Плодоводство и ягодоводство России. 2012. Т. 31. № 1. С. 316-322.
9. Причко Т.Г., Чалая Л.Д. Влияние погодных условий на формирование качественных
показателей плодов яблони // Плодоводство: сборник научных трудов. Самохваловичи, 2012. С. 234-242.
10. Янчук Т.В., Макаркина М.А. Влияние метеорологических условий вегетационного периода на накопление Сахаров и органических кислот в ягодах смородины черной // Современное садоводство. Contemporary horticulture. 2014. № 2. С. 62-69.
11. Методы биохимического исследования растений / А.И. Ермаков [и др.]; под ред. А.И. Ермакова. 3-е изд. переработанное и доп. Л.: «Агропромиздат», 1987. 430 с.
12. Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур / под общ. ред. E.H. Седова и Т.П. Огольцовой. Орел: ВНИИСПК, 1999. 608 с.
13. Лаксаева Е.А., Сычев И.А. Влияние некоторых факторов внешней среды на накопление биологически активных веществ в плодах ирги обыкновенной // Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2009. Т. 17. № 4. С. 137-142.
14. Уфимцева Л.В., Глаз Н.В. Влияние метеорологических условий на биохимический состав и вкус плодов жимолости // Плодоводство и ягодоводство России. 2018. Т. 55. С. 151-159.
REFERENCES
1. Nikolaeva M.A., Lebedeva T.P. Sostoyanie i perspektivy razvitiya rossiyskogo rynka yablok // Sibirskiy torgovo-ekonomicheskiy zhurnal. 2016. № 2 (23). S. 106-109.
2. Leonova N.V. Organizatsionno-ekonomicheskie aspekty razvitiya rossiyskogo sadovodstva // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2018. № 1 (56). S. 213-220.
3. Ivanov A.L. Globalnoe izmenenie klimata i ego vliyanie na selskoe khozyaystvo Rossii // Zemledelie. 2009. № 1. S. 3-5.
4. Monitoring izmeneniy klimata i otsenka posledstviy globalnogo potepleniya dlya selskogo khozyaystva / O.D. Sirotenko, A.D. Kleshchenko, V.N. Pavlova, E.V. Abashina, A.K. Semendyaev // Agrofizika. 2011. № 3. S. 31-39.
5. Shkiperova G.T., Druzhnin P.V. Otsenka vliyaniya klimaticheskikh izmeneniy na ekonomiku rossiyskikh regionov // Natsionalnye interesy: prioritety i bezopasnost. 2014. T. 10. № 34 (271). S. 43-50.
6. Makarkina M.A. Vliyanie meteorologicheskikh usloviy vegetatsionnogo perioda na nekotorye pokazateli khimicheskogo sostava plodov // Sadovodstvo i vinogradarstvo. 2009. № 1. S. 4-5.
7. Yakovleva T.P., Frolkova A.A., Filimonova E.Yu. Vliyanie meteorologicheskikh usloviy na biokhimicheskie protsessy v plodakh oblepikhi v period sozrevaniya // Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo universiteta. 2011. № 11 (75). S. 28-31.
8. Pavel A.R. Vliyanie meteorologicheskikh usloviy vegetatsionnogo perioda na biokhimicheskiy sostav plodov yabloni // Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii. 2012. T. 31. № 1. S. 316-322.
9. Prichko T.G., Chalaya L.D. Vliyanie pogodnykh usloviy na formirovanie kachestvennykh pokazateley plodov yabloni // Plodovodstvo: sbornik nauchnykh trudov. Samokhvalovichi, 2012. S. 234-242.
10. Yanchuk T.V., Makarkina M.A. Vliyanie meteorologicheskikh usloviy vegetatsionnogo perioda na nakoplenie sakharov i organicheskikh kislot v yagodakh smorodiny chernoy // Sovremennoe sadovodstvo. Contemporary horticulture. 2014. № 2. S. 62-69.
11. Metody biokhimicheskogo issledovaniya rasteniy / A.I. Yermakov [i dr.]; pod red. A.I. Yermakova. 3-e izd. pererabotannoe i dop. L.: «Agropromizdat», 1987. 430 s.
12. Programma i metodika sortoizucheniya plodovykh, yagodnykh i orekhoplodnykh kultur / pod obshch. red. Ye.N. Sedova i T.P. Ogoltsovoy. Orel: VNIISPK, 1999. 608 s.
13. Laksaeva E.A., Sychev I.A. Vliyanie nekotorykh faktorov vneshney sredy na nakoplenie biologicheski aktivnykh veshchestv v plodakh irgi obyknovennoy // Rossiyskiy mediko-biologicheskiy vestnik imeni akademika I.P. Pavlova. 2009. T. 17. № 4. S. 137-142.
14. Ufimtseva L.V., Glaz N.V. Vliyanie meteorologicheskikh usloviy na biokhimicheskiy sostav i vkus plodov zhimolosti // Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii. 2018. T. 55. S. 151-159.
