CC BY
10
= ОТРАСЛЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ ===
УДК 634.8:663.2:631
О БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПОТЕНЦИАЛЕ ПРОДУКЦИОННЫХ РЕСУРСОВ ВИНОГРАДА, ВЫРАЩИВАЕМОГО В ЗАСУШЛИВЫХ УСЛОВИЯХ1
© 2021 г. О.К. Власова, Т.И. Даудова, З.К. Бахмулаева, С.А. Магадова, Г.Г. Магомедов
Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского федерального исследовательского центра РАН Россия, 367025, г. Махачкала, ул. М. Гаджиева, д. 45. E-mail:vlasov_ok@rambler.ru
Поступила в редакцию 28.04.2021. После доработки 27.05.2021. Принята к публикации 01.07.2021
Приведены результаты изучения биотехнологических свойств интродуцированного сорта Молдова, произрастающего в различных почвенно-климатических условиях засушливых территорий Дагестана. Выявлены особенности синтеза компонентов углеводного, кислотного, азотного, фенольного, аминокислотного и витаминного комплексов в зависимости от места его выращивания. Отмечено, что при низкой влагообеспеченности и высоких показателях суммы активных температур сорт Молдова способен синтезировать большое количество ценных питательных веществ. Показана экологическая пластичность и технологическая универсальность этого сорта, экспериментально доказана возможность получения из него высококачественных виноматериалов для производства игристых и оригинальных специальных вин, что обуславливает целесообразность расширения площадей под посадками винограда в засушливых условиях.
Ключевые слова: равнина, предгорье, засушливые условия, виноград сорта Молдова, виноматериал, биологически активные вещества, синтез компонентов, сумма активных температур. DOI: 10.24412/1993-3916-2021-4-101-106
При развитии виноградовинодельческой отрасли возрастает значимость сорта. От сортимента растений, их адаптации зависит продуктивность насаждений и качество вырабатываемой продукции. Признается целесообразной диагностика потребности в обеспечении соответствия среды обитания и биологии сорта, выявление экологических ниш, где растение может максимально проявить свои потенциальные биологические возможности и лучшие наследственные свойства. Оптимизация сортимента при создании новых и реконструкции имеющихся виноградников - важнейшее условие их высокой продуктивности, долговечности и экономической эффективности производства (Щербакова, Цветкова, 2014; Печеная, Феоктистов, 2013).
В Дагестане при наличии разнообразных ландшафтов и природных зон земельные ресурсы предгорья составляют 56.7% от общей площади территории республики (Мисриева, Гаджиев, 2012). По мере повышения высотного градиента площадей под виноградниками изменяется их влагообеспеченность, сумма активных температур (САТ), угол падения солнечных лучей и другие природно-климатические факторы, оказывающие большое влияние на качество урожая. Республика Дагестан - один из важных регионов промышленного виноделия России (Магомедов и др., 2017).
Цель работы - исследование биотехнологического потенциала винограда интродуцированного сорта Молдова, произрастающего в аридных условиях Дагестана; получение данных, характеризующих биохимические и технологические свойства этого сорта, выращенного в засушливых условиях равнины и предгорий, оценка возможности производства из него виноматериалов и вин.
Объекты и методы исследований
Мы исследовали грозди, ягоды, сусло и виноматериалы из винограда сорта Молдова, произрастающего на опытных участках, которые различаются по гидротермическим коэффициентам и другим почвенно-климатическим условиям. Пробы отбирались в полевых условиях методом
1 Работа выполнена при финансовой поддержке Программы Президиума РАН № 41 «Биоразнообразие природных систем и биологические ресурсы России».
рандомизации. В лабораторных условиях были приготовлены и исследованы виноматериалы, полученные по различным технологическим схемам.
Сорт Молдова выведен в Молдавском научно-исследовательском институте виноградарства и виноделия и относится к межвидовым европейско-азиатским гибридам (Ампелография СССР, 1984). Он распространен в центральной и южной зонах виноградарства Республики Молдова, Краснодарского края, Закарпатье. В Дагестане выращивается на промышленных плантациях равнинной зоны и в нижних предгорьях.
Один из опытных участков расположен в долине у подножия бархана Сарыкум, где САТ превышает 4100°С на светло-каштановой, супесчаной почве. Обеспеченность почвы питательными веществами для растений низкая. Среднее количество осадков - 336 мм в год (Мацапулин и др., 2013).
Второй участок находится в 12 км от бархана Сарыкум на светло-каштановой суглинистой почве, где САТ составляет 3700°С, а количество осадков - 336 мм в год (Залибеков, 2000, 2002; Залибеков и др., 2017).
Третий участок расположен в южной части Терско-Сулакской низменности, где количество осадков составляет 247-360 мм, а САТ - 4160-4170°С. Рельеф территории представляет собой слабонаклонную равнину, постепенно поднимающуюся в южном направлении. Почвенный покров представлен разновидностями луговых и лугово-каштановых почв. Основными почвообразующими породами являются аллювиальные суглинки и карбонатные супеси с включениями щебня (Котенко и др., 2013).
Четвертый участок находится в северо-западной части Дагестана на высоте 237 м н.у.м. БС. Для него характерна небольшая расчлененность рельефа, среднегодовое количество осадков - 500700 мм, САТ - 2800-3200°С. Почвы - темно-каштановые и коричневые со среднесуглинистыми разновидностями (Баламирзоев и др., 2008).
На всех опытных участках посадки виноградных насаждений высокоштамбовые, широкорядные, с одинаковой площадью питания куста 3^2 м.
Осуществлено ампелографическое изучение с определением механического состава и свойств гроздей и ягод. Массовые концентрации сахаров и титруемых кислот исследовали химическими методами (ГОСТ Р 13192-73 и ГОСТ Р 32114-2013 соответственно); лейкоантоцианов, красящих веществ и рутина - колориметрически; полифенолов и витамина С - титриметрически (Методы ..., 2002; Ермаков и др., 1986). Аминокислоты изучены методом капиллярного электрофореза с использованием системы «Капель-105» (Россия), элементный состав ягод исследован на атомно-абсорбционном спектрофотометре «Hitachi» (Япония») и спектрографе СТЭ-1 (Россия) в Аналитическом центре коллективного пользования ДФИЦ РАН. Достоверность полученных отличий определяли с использованием t-теста Стьюдента при p<0.05%.
Результаты и обсуждение
Сорт винограда Молдова, культивируемый на суглинистой и супесчаной почве равнины Дагестана, хорошо адаптировался к засушливым условиям. По многолетним данным, грозди с растений, выращенных на супесчаной и суглинистой почвах, имеют цилиндроконическую форму. На кустах с участка с супесчаной почвой грозди крупные, средней плотности, длиной 16.6-22.6 см, шириной 10.2-14.4 см, со средней массой 260.8 г. Гребень составлял 2.0% от массы грозди. Показатели строения грозди - 33.5-70.4*2, структуры - 9.2-15.1*, сложения ягоды - 11.4-28.8*. Ягоды крупные, овальные, темно-фиолетовые, длиной 23.0-23.8 мм, шириной 19.0-19.5 мм со средней массой 4.5 г. Кожица у ягод толстая, легко отделяется от мякоти, составляя 5.6% от массы грозди, семена средние по величине, грушевидные, коричневые, с коротким коническим клювиком, мякоть зеленовато-желтая, в прилегающей к кожице области изредка окрашена, мясистая, сочная составляет 1.9% от массы грозди. Окраска сока светлая. Сок содержал сахара - 17.8 г/100 см3 при соотношении глюкозы к фруктозе 1.29, титруемые кислоты - 8.3 г/дм3, фенольные вещества - 292.0 мг/дм3, лейкоантоцианы - 148.6 мг/дм3, красящие вещества - 143.1 мг/дм3, аскорбиновую кислоту - 4.7 мг/дм3, рутин - 131.0 мг/дм3, свободные аминокислоты - 577.2 мг/дм3, в том числе незаменимые -336.2 мг/дм3.
2 33.5-70.4* - безразмерные единицы (прим.авт.)
АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2021, том 27, № 4 (89)
На плантациях, выращиваемых на суглинистой почве, грозди средние и крупные, длиной 16.821.1 см, шириной 12.6-13.6 см, со средней массой 280.8 г. Гребень составлял 2.3% от массы грозди. Показатель строения грозди - 32.3-65.7*, структуры - 7.7-12.2*, сложения ягоды - 10.7- 15.3*. Ягода длиной 25.2-31.0 см, шириной 21.9-26.9 мм, со средней массой 4.7 г. Кожица составляла 7.0%, а семена - 2.7% от массы грозди. Мякоть зеленовато-желтая, изредка окрашена в прилегающей к кожице области. Мясистая, сочная. Окраска сока светлая. Сок содержал сахара - 15.9 г/100 см3, при соотношении глюкозы к фруктозе 1.25, титруемые кислоты - 8.4 г/дм3, фенольные вещества - 309.4 мг/дм3, лейкоантоцианы - 154.3 мг/дм3, красящие вещества - 132.9 мг/дм3, рутин - 112.0 мг/дм3, витамин С - 3.3 мг/дм3, свободные аминокислоты - 383.1 мг/дм3, в том числе незаменимые -203.2 мг/дм3.
Виноград сорта Молдова, выращенный на теплообеспеченной светло-каштановой супесчаной почве, созревает на 5-7 дней раньше, чем на её суглинистой разновидности. О достоинствах изучаемого винограда свидетельствует длительный период технической зрелости, относительно высокое содержание в соке свободных аминокислот, рутина и сахаров.
Изучение аминокислотного состава винограда (табл. 1) показало многофункциональность и разнообразие аминокислотных пулов ягод, созревших в засушливых климатических условиях. Лучшие данные качественного состава и количественного содержания аминокислот определены в соке виноградных растений, культивируемых на светло-каштановой супесчаной почве. Выявлено большое количество циклических аминокислот: фенилаланина, тирозина, триптофана и серина, -которые принимают активное участие в формировании высших спиртов, обусловливающих оригинальность и специфичность сортового аромата винограда.
Таблица 1. Влияние теплообеспеченности и разновидностей почв на аминокислотный состав винограда сорта Молдова, мг/дм3.
Функциональная группа аминокислот Аминокислота Почва, сумма активных температур
Светло-каштановая, супесчаная,4100°С Светло-каштановая, суглинистая, 3700°С
Алифатическая цепь: Глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин 81.2 54.2
с гидроксилом Серин, треонин 45.0 26.6
с атомом серы Цистин, метионин 45.5 18.0
с карбоксилом Аспарагиновая и глутаминовая кислоты 86.7 63.3
с основной группой Аргинин, лизин, гистидин 186.3 127.7
Циклические Фенилаланин, тирозин, триптофан 58.6 33.5
Иминокислотная Пролин 73.9 59.8
Выявленные различия в формировании количественного содержания аминокислотных пулов в соке ягод изучаемого сорта вызваны высокой степенью теплообеспеченности и гранулометрическим составом почв. Заметное влияние оказывает и элементный состав почв, представленный 34 элементами.
Определено, что светло-каштановая супесчаная почва значительно беднее, чем суглинистая минеральными веществами (за исключением - кремния, меди и циркония). В сравнении с суглинистой разновидностью супесчаная почва способствовала формированию азотного метаболизма с более интенсивным накоплением в соке аланина, аргинина, аспарагиновой, глутаминовой кислот и др. Этот факт дополняет характеристику положительного влияния супесчаной почвы и засушливых условий на аминокислотный состав сока из ягод сорта Молдова, характеризующегося повышенным содержанием и других биологически активных веществ (БАВ; Власова и др., 2013; Даудова, Власова, 2018).
Низкий процент гребней, семян и весомый вклад в структуру грозди сочной мякоти, а также
наличие богатого содержания БАВ в ягоде предопределило возможность использования сорта Молдова в качестве сырья для приготовления виноматериалов. Ранее он был рекомендован в качестве купажного ингредиента при получении вин, богатых БАВ, наряду с виноматериалами из ценных красных сортов Каберне Совиньон и Саперави (Алиева и др., 2015).
Для определения и научного обоснования направления использования винограда сорта Молдова в виноделии важным является знание химического состава его ягод, созревающих на виноградных кустах на опытных участках с различными типами почв и с неодинаковой влагообеспеченностью. Кроме того, учёт высотного градиента местности произрастания и биотехнологических свойств продуктов переработки винограда позволяет определить сроки созревания этого сорта на вышеуказанных опытных участках. Из винограда урожая разных лет, культивируемого на высотах 43 и 237 м н.у.м. БС, были приготовлены и исследованы опытные варианты виноматериалов, физико-химические показатели которых (табл. 2), свидетельствовали о влиянии различий в степени засушливости климата на качество винодельческой продукции.
Таблица 2.Физико-химические показатели сухих виноматериалов из винограда сорта Молдова, возделываемого в условиях, отличающихся по засушливости климатического фактора.
Показатели Высота над уровнем моря, БС
43 м 237 м
Особенности технологии
Брожение на мезге Нагрев мезги Брожение на мезге Нагрев мезги
Спирт, % об. 9.7±0.1 9.7±0.1 11.3±0.1 11.3±0.1
Массовая концентрация: - сахаров, г/100 см3 - титруемых кислот, г/дм3 0.1±0 6.2±0.18 следы 6.2±0.18 0.16±0. 05 7.0 ±0.18 0.3±0.06 6.2±0.18
Фенольные соединения, мг/дм3 1512.0±12.7 1026.0±6.8 1080.0±5.8 1053.0±5.6
Красящие вещества, мг/дм3 317.0±8.1 329.7±8.6 475.5±10.7 560.0±11.2
Летучие кислоты, г/дм3 0.49±0.004 0.36±0.003 0.42±0.003 0.33±0.003
Лейкоантоцианы, мг/дм3 603.2±20.4 728.0±21.3 728.0±21.3 832.8±24.1
Сернистая кислота, мг/дм3 61.4±1.28 66.5±1.28 64.0±1.29 62.4±1.27
Редуктоны, мг/дм3 45.7±1.1 56.3±1.2 49.3±1.0 56.3±1.2
Азот общий, мг/дм3 329.0±13.0 308.0±12.0 343.0±12.7 322.0±12.5
Витамины, мг/дм3: - аскорбиновая кислота - рутин 10.8±0.15 100.0±4.2 8.1±0.15 96.0±3.9 9.18±0.20 112.0±3.8 6.75±0.14 108.0±4.0
Вязкость, Па-с 1.3410-3 ±0.01-10-3 - 1.8810-3 ±0.0Ы0-3 -
Коэффициент устойчивости пленки 1.74±0.01 - 2.1±0.01 -
Поверхностное натяжение, мН/м 55.42 ±0.16 - 66.40±0.15 -
Определены также пределы варьирования содержания основных веществ химического состава в зависимости от используемых технологических приемов переработки. От уровня содержания этих соединений в значительной степени зависит формирование типичных свойств качественной винодельческой продукции. За счет применения такого технологического приема, как контакт мезги с
суслом, виноматериалы имели высокую биологическую ценность, богатый химический состав, свойственный исходному сырью (Власова и др., 2017; Бахмулаева и др., 2019).
Исследованы также опытные образцы виноматериалов, приготовленных по технологии, предназначенной для получения из них специальных и игристых вин в различных условиях, отличающихся по степени засушливых земель (Бахмулаева и др., 2017).
Особенности физико-химического состава и свойств винограда сорта Молдова и опытных образцов продуктов его переработки указывают на возможность производства из него высококачественных виноматериалов для натуральных и специальных окрашенных вин. Использование сорта Молдова способствует восполнению в насаждениях на территории южных регионов России дефицита красных сортов винограда (Власова и др., 2019).
Выводы
Выявлена особенность адаптации винограда интродуцированного сорта Молдова к засушливым условиям равнины и предгорья Дагестана. Определены качественный состав и количественное содержание в ягодах биологически активных веществ в зависимости от почвенно-климатических условий. Выявлено, что засушливые условия и супесчаная почва с большим содержанием кремния, меди и циркония способствуют усиленному синтезу аминокислот в соке ягод.
Виноград сорта Молдова, культивируемый в засушливых условиях Дагестана на супесчаной и суглинистой почве, дает хорошие урожаи. Биотехнологический потенциал у него высок благодаря богатому химическому составу ягод, позволяющему рекомендовать его для производства высококачественных продуктов переработки. Универсальные свойства этого сорта, в том числе его экологическая пластичность, свидетельствуют о необходимости расширения посадочных площадей винограда Молдова в засушливых условиях Дагестана и прилегающих регионов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Алиева Н.М., Маркосов В.А., Гугучкина Т.И., Челисова Л.Э., Огай Ю.А. 2015. Исследование флавоноидов и
нефлавоноидовв красных винах Краснодарского края // Виноделие и виноградарство. № 4. С. 26-29. Ампелография СССР. 1984. Отечественные сорта винограда. М.: Легкая и пищевая промышленность. 503 с. Баламирзоев М.А., Мирзоев З.М.-Р., Аджиев А.М., Мухараджев К.Г. 2008. Почвы Дагестана. Экологические
аспекты их рационального использования. Махачкала: ГУ «Дагестанское книжное издательство». 336 с. Бахмулаева З.К., Власова О.К., Магадова С.А., Даудова Т.И. 2017. Влияние высотного градиента на физико-химические показатели виноматериалов из Молдовы // Вестник Дагестанского научного центра. № 66. С. 6-9. Бахмулаева З.К., Власова О.К., Магадова С.А., Гасанов Р.З. 2019. О роли фенольных соединений в рациональном использовании виноградных ресурсов засушливых регионов // Аридные экосистемы. Т. 25. № 2 (79). С. 59-63. [Bakhmulaeva Z.K., Vlasova O.K., Magadov S.A., Gasanov R.Z. 2019. Phenolic Compounds in the Rational Use of Grape Resources in Arid Regions // Arid Ecosystems. Vol. 9. No. 2. P. 127-131.] Власова О.К., Бахмулаева З.К., Магадова С.А. 2013. Микронутриентный состав ягод винограда сорта Молдова
из различных биотопов Дагестана // Виноделие и виноградарство. № 5. С. 38-40. Власова О.К., Бахмулаева З.К., Магадова С.А. 2017. Формирование химического состава ягод винограда в
условиях северо-западной зоны Дагестана // Виноделие и виноградарство. № 1. С. 27-30. Власова О.К., Бахмулаева З.К., Магадова С.А. 2019. Биотехнологический статус винограда нижнего предгорья
Дагестана // Проблемы развития АПК региона. № 1 (37). С. 217-222. Даудова Т.И., Власова О.К. 2018. Состав и содержание органических веществ в соке и виноматериалах из винограда,
выращенного в северо-западной зоне Дагестана // Известия Вузов. Пищевая технология. № 1. С. 28-31. Ермаков А.И., Арасимович Н.П., Ярош Н.П., Перуанский Ю.В., Луковникова Г.А., Иконникова М.И. 1986.
Методы биохимического исследования растений. М.: Агропромиздат. 160 с. Залибеков З.Г. 2000. Процессы опустынивания и их влияние на почвенный покров. М. 219 с. Залибеков З.Г. 2002. Изменение почвенного покрова под влиянием процессов опустынивания // Почвоведение. № 12. С. 1445-1451.
Залибеков З.Г., Биарсланов А.Б., Мамаев С.А., Асгерова Д.Б., Галимова У.М., Султанахмедов М.С. 2017. Системное изучение аридных территорий, региональные закономерности распространения почв дельтовых экосистем и возможности их применения на разных континентах // Аридные экосистемы. Т. 23. № 2 (71). С. 3-11. [Zalibekov Z.G., Biarslanov A.B., Mamaev S.A., Asgerova D.B., Galimova U.M., Sultankhamedov M.S. 2017. Regional distribution patterns of soils in delta ecosystems and their potential use on different continents // Arid Ecosystems. Vol. 7. No. 2. P. 73-79.] Котенко М.Е., Зубкова Т.А., Гаджиева Э.М. 2013. Особенности почвенного покрова Терско-Сулакской
подгорно-приморской равнины // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. № 11 (109). С. 37-41.
Магомедов М.Г., Рамазанов О.М., Рамазанов Ш.Р., Магомедов Н.Д. 2017. Современное состояние и перспективы развития виноградарства и виноделия в Дагестане // Виноделие и виноградарство. № 1. С 6-11.
Мацапулин В.У., Тулыщева Е.В., Хлопкова М.В. 2013. О геологических условиях формирования песчаной горы Сарыкум и геохимических особенностях ее карбонатных отложений // Аридные экосистемы. Т. 19. № 1 (54). С. 19-27. [ ]
Методы технохимического контроля в виноделии. 2002 / Ред. В.Г. Гержикова. Симферополь: Таврида. 260 с.
Мисриева Б.У., Гаджиев Я.М. 2012. Анализ и тенденция развития виноградарства в Дагестане // Виноделие и виноградарство. № 2. С. 30-32.
Печеная Л.Т., Феоктистов Д.Н. 2013. Современные тенденции, проблемы и перспективы развития винодельческой промышленности России // Виноделие и виноградарство. № 4. С. 4-6.
Щербакова Т.С., Цветкова Л.К. 2014. Конкурентоспособность Российского виноделия: проблемы и возможности развития // Вестник Российского университета дружбы народов. № 3ф. С. 75-85.
