CC BY
47
УДК 581.192 (571.54)
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПЛОДОВ ЯБЛОНИ ЯГОДНОЙ (MALUS BACCATA (L.) BORKH.) В УСЛОВИЯХ БУРЯТИИ
© 2017 М.В. Баханова1, Т.П. Анцупова2
1 Бурятский государственный университет 2Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления
Статья поступила в редакцию 22.05.2017
В статье приводятся данные по содержанию элементного состава и органических кислот у яблони ягодной в условиях Бурятии из 3 мест произрастания. Почвы из разных мест произрастания яблони ягодной различаются по содержанию элементов. Почвы из окрестности с. Романово содержат значительное количество Ca, S, Cl, а из местности Бурлаково - Al, Fe. Образцы почв, взятые в местности Курдюмка, богаты содержанием K. Данные по содержанию почв необходимы для определения степени поглощения элементов растениями. В листьях яблони накапливается больше как макро-, так и микроэлементов, чем в плодах. При этом листья являются концентраторами P, S, Cl, Ca. На основании значений коэффициента биологического поглощения установлено, что меньше всего растениями поглощаются Al, Ti, Cr, Mn, Fe, Zr. В плодах яблони ягодной определено содержание сахаров и органических кислот. Установлено, что плоды, собранные с растений Романовской ценопопуляции, отличаются значительным содержанием фруктозы, глюкозы, сахарозы. Наибольшее количество бензойной кислоты выявлено в плодах яблони, собранных в окрестностях с. Курдюмка. В плодах яблони, собранных в Бурятии, не обнаружена винная кислота. Биохимический анализ плодов яблони ягодной показал, что в большинстве мелкоплодных ценопопуляций M. baccata массовая доля аскорбиновой кислоты не превышает 0,0012-0,003%. Количество сахаров не могут быть маркерами для яблони ягодной в связи с их низким содержанием в плодах.
Ключевые слова: яблоня ягодная, элементный состав, почва, органические кислоты, сахара
В плодах яблони ягодной (Malus baccata (L.) Borkh.) содержатся витамин С, органические кислоты, флавоноиды, немного дубильных веществ, микроэлементы [5, 8]. В народной медицине свежие плоды используют как противоцинготное средство. Настой или отвар сушеных и свежих плодов назначают при простудных заболеваниях, как противолихорадочное средство, при заболеваниях легких и малокровии, рекомендуют как общеукрепляющее и регулирующее обмен веществ, средство [6, 7]. Необходимо отметить, что по наличию органических кислот, дубильных веществ и содержанию витаминов плоды дикорастущих яблонь превосходят даже большинство культурных сортов. Обзор литературы показал, что виды рода Malus изучены недостаточно, сведения по качеству плодов разрознены и фрагментарны, а в условиях Бурятии подобного рода исследования проводятся впервые. Поэтому проводимые исследования имеют новизну и практическую значимость.
Цель работы: изучение микроэлементного состава в листьях, плодах и в почвах из мест естественного произрастания, а также органических кислот у яблони ягодной, произрастающей в Бурятии.
Баханова Милада Викторовна, кандидат биологических наук, доцент кафедры ботаники. E-mail: [email protected]
Анцупова Татьяна Петровна, доктор биологических наук, профессор кафедры «Неорганическая и аналитическая химия». E-mail: [email protected]
Материал и методы исследований: В качестве материала для исследования были взяты плоды и листья яблони ягодной в фазу плодоношения из 3 местообитаний на территории Республики Бурятия, а также почвенные образцы, собранные в естественных местах произрастания:
1. Романовская ценопопуляция 52°06'39,9" с.ш., 106°38'00,6" в.д., Кабанский район, низкая терраса р. Селенги.
2. Бурлаковская ценопопуляция 520 07'36,6'' с.ш., 107020'15,0'' в.д., Прибайкальский район, надпойменная терраса (на обочине дороги).
3. Курдюмовская ценопопуляция 52008'37,5'' с.ш., 107023'42,6'' в.д., Прибайкальский район, прирусловая часть поймы р. Селенги.
Качественный состав и количественное содержание элементов определяли в Иркутском институте геохимии СО РАН с помощью рентгенфлуо-ресцентного анализа. Процедура пробоподготовки заключается в измельчении воздушно - сухого материала до размера частиц менее 100 мкм и прессовании излучателя в виде таблетки из 1 г растения на подложке из борной кислоты. Аналитические линии элементов Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Ti, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Br, Rb, Sr, Ba измеряли на спектрометре S4 Pioneer (Bruker AXS, Германия). Результаты исследований являются средними из трех повторностей. Степень накопления элементов растениями определяется коэффициентом биологического поглощения (КБП) или отношение содержания элемента в золе растений к содержанию этого элемента в почве
[3]. Коэффициент биологического поглощения рассчитывали по формуле:
КБП= Р/П,
где Р - содержание химического элемента в золе растения; П - содержание химического элемента в горной породе или почве, на которой произрастает данное растение.
Сахара и органические кислоты определяли методом капиллярного электрофореза.
Из данных табл. 1 следует, что почвы, взятые из разных мест произрастания яблони ягодной, различаются по содержанию элементов. Почвы из Романовской ценопопуляции содержат значительные количества Са, Б, С1, из местности Бурлаково - А1, Бе.
Экспериментальная часть и обсуждение результатов. Как известно, элементный состав растений определяется, в первую очередь, элементным составом почвы. В местах естественного произрастания яблони ягодной в трех ценопопуляциях нами были исследованы почвенные образцы. Полученные данные в дальнейшем используются для вычисления КБП. Результаты исследований по содержанию элементов в почве представлены в табл. 1.
Образцы почв, взятые в местности Курдюмка, богаты содержанием К. В ходе проведенных исследований было определено содержание элементов в исследуемых растениях яблони ягодной, результаты которых приведены в табл. 2.
Таблица 2. Содержание элементов в растении, мг/кг сухой массы
Элемент Ценопопуляция Кларко-
Бурлаковская Романовская Курдюмовская вые зна-
листья плоды (листья) листья плоды чения [1]
А1 386 46 71 255 53 500
Р 2500 1760 3230 1330 1620 -
Б 12700 800 1950 1370 890 -
С1 100 100 100 104 100 -
К 11540 1645 2243 818 1308 -
Са 40440 5160 9670 36930 4880 -
Т1 18 <3 4 16 3 32,5
Сг 1,7 1,8 1,9 1,7 1,9 1,8
Мп 34 12 55 48 14 205
Бе 447 96 187 254 81 200
N1 5 1,8 3,6 5,4 2,5 2,0
Си 5 8 11 3 6 8,0
19 8 23 11 9 30,0
Шэ 3 5 50 8 18 -
Бг 262 34 67 263 33 -
3,7 <1 <1 4 <1 7,5
Ва 163 27 61 124 29 22,5
РЬ 4,8 <2 <2 <2 <2 1,25
Таблица 1. Содержание элементов в почве, мг/кг сухой массы
Элемент Ценопопуляция
Бурлаковская Романовская Курдюмовская
А1 78680 63020 74620
Р 1600 2830 2040
Б 740 2190 810
С1 <50 196 51
К 20770 18520 20890
Са 21770 34740 19650
Т1 4128 2856 3213
Сг 56 51 55
Мп 750 796 670
Бе 28450 22310 21690
N1 24 18 19
Си 21 17 11
72 93 55
ШЬ 79 66 71
Бг 388 304 351
238 122 136
Ва 716 558 619
РЬ 19 19 19
Примечание: «-» - кларковые значения отсутствуют
Исходя из данных, представленных в табл. 2, следует, что в листьях яблони ягодной в условиях Бурятии накапливается больше как макро-, так и микроэлементов, чем в плодах. При этом листья из местности Бурлаково накапливают наибольшее количество Л!, S, К, Ca, Fe, Ba. Эти результаты можно объяснить с точки зрения повышенного содержания данных элементов в почве, соответственно происходит их накопление в вегетативных органах растений. Листовой материал, собранный в окрестности с. Романово, отличается наибольшим содержанием Р. Листья яблони ягодной Курдюмовской и Бурла-ковской ценопопуляциях, накапливают больше всего Sr (262-263 мг/г сухой массы).
При сравнении с кларковыми значениями, можно отметить, что в литературных данных имеются сведения не по всем элементам [1]. По нашим результатам содержание А1 в листьях и в плодах всех образцов оказалось значительно меньше их кларковых значений, что составляет 386 мг/г сухой массы. Содержание Fe в листьях Бурлаковской и Курдюмовской ценопопуляций составляет 447 мг/г сухой массы, что превышает кларковые значения в 2,2 раза, а в одном образце (с. Романово) - немного ниже указанного. Из числа микроэлементов содержание Сг, Си, РЬ варьирует в пределах указанных
Примечание: «- » - компонент отсутствует
Исходя из литературных данных, в плодах яблони найдены органические кислоты (до 2,5% — яблочная, лимонная, винная), сахара (до 16% — глюкоза, фруктоза, сахароза), до 28 микроэлементов (медь, цинк, никель, молибден, марганец, кобальт и др.) [2]. По данным В.П. Петровой [4] было установлено, что плоды яблони ягодной накапливают 5,88,3% сахаров, а также пектиновые вещества, органические кислоты, витамин С, флавоноиды. Если сравнивать литературные данные с результатами наших исследований, то можно отметить, что в плодах яблони, собранных в Бурятии, не обнаружена винная кислота. Содержание сахаров оказалось гораздо меньше, чем в исследованиях Л.Г. Дудни-ченко и В.В. Кривенко [2].
Как видно из табл. 3, плоды, собранные в Романовской ценопопуляции, содержат значительно
значений, количество Ва и № во всех образцах (кроме плодов из с. Бурлаково) превышает таковые, а 4 микроэлемента (Л, Мп, Zn, Zr) содержатся в гораздо меньших количествах, чем их кларковые значения. Это подтверждает зависимость накопления элементов от условий обитания растений [4].
По КБП в вегетативных и генеративных органах у яблони ягодной нами были получены следующие результаты. Наиболее интенсивно растением поглощаются макроэлементы S, С1, Р: у листьев и плодов яблони ягодной, произрастающей во всех трех ценопопуляциях, показатель КБП по этим элементам оказался почти везде больше 1. Меньше всего листьями и плодами поглощаются Л!, Т1, Сг, Мп, Fe, Zr. Листья растений, собранных в окрестностях с. Романово, больше всего из числа микроэлементов накапливают ЯЬ, Си, что превышает в несколько раз в образцах, собранных с Бурлаковской и Курдюмовской ценопопуляций.
Плоды яблони ягодной были исследованы также на содержание сахаров и органических кислот. Интересно отметить, что в исследуемых образцах аминокислоты содержатся в очень малых количествах. Данные по содержанию сахаров и органических кислот в плодах растений представлены в табл. 3.
больше фруктозы, глюкозы, сахарозы. Наибольшее количество бензойной кислоты находится в плодах яблони из ценопопуляции с. Курдюмка. Биохимический анализ плодов яблони ягодной показал, что в большинстве мелкоплодных ценопопуляций М. baccata массовая доля аскорбиновой кислоты не превышает 0,0012-0,003%. Это согласуется с данными Л. Туровой, Э. Сапожниковой [7], которые указывали, что в мелкоплодных яблоках витамина С, как правило, больше.
Выводы:
1. Почвы из окрестности с. Романово содержат значительное количество Са, S, С1, а из местности Бурлаково - Л!, Fe. Образцы почв, взятые в местности Курдюмка, богаты содержанием К.
2. В листьях яблони накапливается больше как макро-, так и микроэлементов, чем в плодах. При
Таблица 3. Содержание сахаров и органических кислот в плодах, % к воздушно - сухой массе
Компонент Ценопопуляция
Бурлаковская Романовская Курдюмовская
фруктоза 6,717 12,649 7,785
глюкоза 6,367 11,155 7,995
сахароза 7,156 12,649 8,125
щавелевая кислота 0,021 0,012 0,018
фумаровая кислота 0,002 0,003 0,005
яблочная кислота 6,108 7,291 6,126
лимонная кислота 0,095 0,114 0,089
уксусная кислота 0,054 0,055 -
бензойная кислота 0,001 0,006 1,459
сорбиновая кислота 0,007 0,026 0,006
аскорбиновая кислота 0,0012 0,003 0,0012
этом листья являются концентраторами Р, Б, С1, Са. На сновании значений КБП установлено, что меньше всего растениями поглощаются А1, Т1, Сг, Мп, Бе, .
2г. 2.
3. Установлено, что плоды, собранные с растений Романовской ценопопуляции, отличаются значительным содержанием фруктозы, глюкозы, саха- 3. розы.
4. Наибольшее количество бензойной кислоты выявлено в плодах яблони, собранных в окрестно- 4 стях с. Курдюмка. 5
5. В плодах яблони, собранных в Бурятии, не об- ' наружена винная кислота.
6. Биохимический анализ плодов яблони ягодной показал, что в большинстве мелкоплодных це- 6. нопопуляций массовая доля аскорбиновой кислоты
не превышает 0,0012 - 0,003 %. 7.
7. Количество сахаров не могут быть маркерами для яблони ягодной в связи с их низким содержани- 8. ем в плодах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Добровольский, В.В. Основы биохимии. - М.: Издат. центр «Академия», 2003. 400 с.
Дудниченко, Л.Г. Плодовые и ягодные растения-целители / Л.Г. Дудниченко, В.В. Кривенко. - Киев: Наукова Думка, 1987. 112 с.
Ловкова, М.Я. Почему растения лечат / М.Я. Ловкова, А.М. Рабинович, С.М. Пономарева и др. - М.: Наука, 1989. 256 с.
Петрова, В.П. Биохимия дикорастущих плодово-ягодных растений. - Киев: «Вища школа», 1986. 286 с. Савельев, Н.И. Биохимический состав и антиокси-дантная активность плодов яблони / Н.И. Савельев, А.Н. Юшков, М.Ю. Акимов и др.// Вестник МичГАУ. 2010. №2. С. 12-15.
Телятьев, В.В. Полезные растения Восточной Сибири. - Иркутск: Вост.-Сиб. кн. изд-во, 1985. 384 с. Турова, А. О пользе яблок / А. Турова, Э. Сапожникова // Наука и жизнь. 1988. № 8. С. 64-67. Шретер, А.И. Лекарственная флора советского Дальнего Востока. - М.: Медицина, 1975. 328 с.
THE CHEMICAL COMPOSITION OF APPLE BERRY FRUITS (MALUS BACCATA (L.) BORKH.) IN THE CONDITIONS OF BURYATIA
© 2017 M.V. Bakhanova1, T.P. Antsupova2
1 Buryat State University, Ulan-Ude 2 West Sibirian State University for Technologies and Management
The article contains data on the content of elemental composition and organic acids in apple berry in the conditions of Buryatia from 3 places of growth. Soils from different places of apple berry growing differ in the content of the elements. Soils from the vicinity of the Romanovo village contain a significant amount of Ca, S, Cl, and from the Burlakovo - Al, Fe. Samples of soils taken in the Kurdyumka area are rich in K. The soil content data are necessary for determining the degree of absorption of elements by plants. In apple tree leaves, more macro and trace elements are accumulated than in fruits. In this case, the leaves are concentrators P, S, Cl, Ca. Based on the values of the coefficient of biological absorption, it is established that Al, Ti, Cr, Mn, Fe, Zr are absorbed least by plants. In the fruit of apple berry the content of sugars and organic acids is determined. It is established that the fruits, collected from the plants of the Romanovo cenopopulation are distinguished by a significant content of fructose, glucose, sucrose. The greatest amount of benzoic acid was found in apple fruits collected in the vicinity of Kurdyumka village. In the fruits of apple trees harvested in Buryatia, tartaric acid is not found. Biochemical analysis of fruits of apple berry showed that in most small-bodied coenopopulations M. baccata the mass fraction of ascorbic acid does not exceed 0,0012 -0,003%. The quantity of sugars cannot be markers for apple berry because of their low content in fruits.
Key words: apple berry, element composition, soil, organic acids, sugars
Milada Bakhanova, Candidate of Biology, Associate Professor at the Botany Department. E-mail: [email protected] Tatiana Antsupova, Doctor of Biology, Professor at the Department "Inorganic and Analytical Chemistry". E-mail: [email protected]
