CC BY
78
DOI: 10.24411/0044-3913-2019-11113 УДК634.1/7:634.723.1:581.19
Сорта смородины черной как источники высокого содержания биологически активных соединений
И. В. ЕРШОВА
Федеральный Алтайский научный центр агробиотехнологий, Научный городок, 35, Барнаул, 656910, Российская Федерация
Резюме. Исследования проводили с целью изучения содержания аскорбиновой кислоты (витамина С), пектиновых веществ, биофла-воноидов в ягодах смородины черной в условиях лесостепной зоны Алтайского края с последующим выделением источников их повышенного содержания для использования в селекции и переработке. Объектами изучения служили сорта смородины черной селекции НИИ садоводства Сибири им. М. А. Лисавенко и других научных учреждений. Работу выполняли в 2000-2016 гг. Суммарное содержание и компонентный состав биофлавоноидов определяли спектрофотометрическими и колориметрическими методами в этанольных экстрактах плодов. Для определения количественного содержания витамина С использовали индофенольное титрование с потенциометрической индикацией, пектиновых веществ - титриметрический метод. В условиях лесостепной зоны Алтайского края содержание витамина С в ягодах смородины в среднем составляет 111,6 мг/100 г с диапазоном изменчивости от 50,6 до 217,0 мг/100 г. Количество растворимого пектина в сырой массе плодов варьирует в пределах 0,4.. .2,6 % при среднем значении 1,0 %. Суммарное содержание пектиновых веществ достигает в среднем 1,7 % с диапазоном варьирования от 0,8 до 3,7 %. Суммарное содержание биофлавоноидов изменяется в пределах 478,5.1013,8 мг/100 г составляя в среднем 676,5 мг/100 г Выделены наиболее ценные сорта с высоким уровнем изучаемых признаков: источники высокого содержания витамина С в ягодах - Садко, Лентяй, Дачница, Любимица Бакчара, Сеянец голубки, Черный аист; пектиновых веществ - Баритон, Любимица Бакчара, Забава, Экстрим, Лама, Гармония, Софья, Наташа, Агата, Алтайская поздняя, Канахама, Ксюша, Ника, Рита, Сеянец Голубки, Экзотика; биофлавоноидов - Забава, Агата, Лама, Сокровище, Гармония; комплекса биологически активных соединений - Лама, Сеянец Голубки, Любимица Бакчара, Агата, Гармония, Софья.
Ключевые слова: смородина черная (Ribes nigrum L.), сорта, плоды, биологически активные вещества, биофлавоноиды, аскорбиновая кислота (витамин С), пектин, пектиновые вещества.
Сведения об авторе: И. В. Ершова, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: inessers@yandex.ru). Для цитирования: Ершова И. В. Сорта смородины черной как источники высокого содержания биологически активных соединений // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т 33. № 11. С. 60-62. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-11113.
Varieties of Blackcurrant as Sources of a High Content of Biologically Active Compounds
I. V. Ershova
Federal Altai Scientific Centre of Agrobiotechnologies, Nauchnii gorodok, 35, Barnaul, 656910, Russian Federation
Abstract. The purpose of the research was to study the content of ascorbic acid (vitamin C), pectin, bioflavonoids in the berries of black currant under conditions of the forest-steppe zone of the Altai Territory and to identify the sources of their increased content for use in breeding and processing. The objects of the research were blackcurrant varieties bred in the Lisavenko Research Institute of Horticulture of Siberia and other scientific institutions. The work was conducted in 2000-2016. The total content and component composition of bioflavonoids were determined by spectrophotometric and colourimetric methods in ethanol extracts of the fruits. The quantitative content of vitamin C was determined by indophenol titration with potentiometric indication; pectin substances were determined by the titrimetric method. Under conditions of the forest-steppe zone of the Altai Territory, the content of vitamin C in currant berries averaged 111.6 mg/100 g varying from 50.6 mg/100 g to 217.0 mg/100 g. The amount of soluble pectin in the wet weight of fruits varied within 0.4-2.6% with an average value of 1.0%. The total content of pectin substances reached an average of 1.7% varying from 0.8% to 3.7%. The total content of bioflavonoids varied within 478.5-1013.8 mg/100 g, averaging 676.5 mg/100 g. We identified the most valuable varieties with a high level of studied characteristics. High vitamin C content was registered in the berries of Sadko, Lentyay, Dachnitsa, Lyubimitsa Bakchara, Seyanets Golubki, and Chernyy Aist varieties; high content of pectin substances was registered in Bariton, Lyubimitsa Bakchara, Zabava, Ekstrim, Lama, Garmoniya, Sofia, Natasha, Agata, Altaiskaya Pozdnyaya, Kanakhama, Ksyusha, Nika, Rita, Seyanets Golubki, and Ekzotika varieties; high content of bioflavonoids was registered in Zabava, Agata, Lama, Sokrovishche, and Garmoniya varieties; complex of biologically active compounds was registered in Lama, Seyanets Golubki, Lyubimitsa Bakchara, Agata, Garmoniya, and Sofia varieties. Keywords: black currant (Ribes nigrum L.); varieties; fruits; biologically active substances; bioflavonoids; ascorbic acid (vitamin C); pectin; pectin substances.
Author Details: I. V. Ershova, Cand. Sc. (Biol.), leading researcher fellow (e-mail: inessers@yandex.ru).
For citation: Ershova I. V. Varieties of Blackcurrant as Sources of a High Content of Biologically Active Compounds. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2019. Vol. 33. No. 11. Pp. 60-62 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2019-11113.
Смородина черная (Ribes nigrum L.) по праву относится к числу наиболее ценных ягодных культур, известных пищевыми и лечебно-профилактическими качествами плодов. Богатство их биохимического состава выражается в наличии ряда витаминов, легко растворимых углеводов, органических кислот, минеральных солей, азотистых соединений, дубильных веществ и др. [1]. Кроме того, ягоды смородины черной - богатейший источник природных антиоксидантов и антирадиантов, прежде всего, аскорбиновой кислоты (витамина С), биофлавоноидов и пектиновых веществ, крайне необходимых для профилактики здоровья и продления жизни человека [2,3,4].
Аскорбиновая кислота (АК) относится к наиболее важным для жизнедеятельности организма витаминам. Она выступает в роли активного антиоксиданта (АО), блокируя образование свободных радикалов, тем самым предотвращая развитие многих заболеваний и замедляя процессы старения [5]. Однако наиболее
сильные природные АО - биофлавоноиды, обладающие при этом противовоспалительными, капилляроукре-пляющими, бактерицидными, нейропротекторными, антиканцерогенными и другими ценными свойствами [6]. Немаловажен синергизм этих групп БАВ.
Главная роль пектиновых веществ заключается в нейтрализации ионов тяжелых и радиоактивных металлов, ослаблении последействия радиоактивного поражения. Это эффективные детоксиканты, антиоксиданты. С содержанием пектиновых веществ связаны характер структуры тканей плодов, пригодность последних к транспортировке, хранению, технологической переработке [7].
На сегодня в России и за рубежом создан разнообразный по биохимическому составу сортовой фонд смородины черной. При этом установлено, что уровень накопления БАВ в ее плодах, как впрочем, и других биохимических соединений, в значительной степени обусловлен зоной выращивания и сортовой принадлежностью [8, 9, 10].
Цель работы - оценка содержания аскорбиновой кислоты, пектиновых веществ и биофлавоноидов в плодах смородины черной в условиях лесостепной зоны Алтайского края с последующим выделением источников их повышенного содержания для дальнейшего использования в селекции и переработке.
Условия, материалы и методы. Объектами исследований служили 27 сортов смородины черной селекции НИИ садоводства Сибири им. М. А. Лисавенко и других научных учреждений. Работу проводили в 2000-2016 гг. Материалом служили свежие зрелые плоды смородины черной. Суммарное содержание и компонентный состав биофлавоноидов определяли спектрофотометриче-скими и колориметрическими методами в этанольных экстрактах плодов (Самородова-Бианки и др., Л., 1989.). Количество витамина С определяли индофенольным титрованием с потенциометрической индикацией (по ГОСТ 24556-89), содержание пектиновых веществ -титриметрическим методом (по ГОСТ 29059-91). Полученные результаты обрабатывали посредством метода дисперсионного анализа в программе MS Excel.
Результаты и обсуждение. Известно, что смородина черная ценится, прежде всего, как С-витаминная культура, занимающая в этом отношении одно из лидирующих мест среди садовых пород. В условиях лесостепной зоны Алтая содержание витамина С в ягодахв среднем составляет111,6 мг/100 г, варьируя от 50,6 до 217,0 мг/100 г (табл. 1). Межсортовая изменчивость признака несколько выше средней, коэффициент вариации (V) - 25,1 %. У 43,8 % сортообразцов накопление витамина С в среднем превышает величину этого показателя по культуре в целом. При этом лишь у 12,9 % сортов она достоверно выше, чем у сорта Сеянец Голубки, который долгое время выступал в качестве эталона.
Исходя из параметров модели идеального сорта смородины черной (Программа и методика селекции плодовых, ягодных и орехоплодных культур, 1995), в соответствии с которыми содержание АК в ее ягодах должно составлять 180...200 мг/100 г, наиболее ценными и перспективными среди изученных можно признать сорта Садко и Лентяй. Количество витамина С в их плодах в среднем находилось на уровне 189,4 и 186,0 мг/100 г соответственно, а в отдельные годы достигало 217,0 мг/100 г для первого и 206,0 мг/100 г для второго. Одновременно указанные сорта стабильны в проявлении этого признака (V - 11,2 и 12,2% соответственно). Заслуживают внимания и потенциальные возможности сортов Дачница, Любимица Бакчара, Сеянец голубки, Черный аист, для которых наибольшее накопление витамина С было установлено в пределах 170.180 мг/100 г. Однако их отличает средняя и высокая изменчивость признака (V - 16.25 %). К источникам повышенного содержания АК можно отнести сорта Геркулес, Лама, Поклон Борисовой, Софья, Экзотика. Величина этого показателя в их плодах в отдельные годы может достигать 140.150 мг/100 г, что при этом носит нестабильный характер. Таким образом, около половины изученных сортов проявили себя с положительной стороны в отношении С-витаминности плодов.
Неоспоримая ценность смородины черной как богатейшего источника природных БАВ обусловлена и ее повышенной способностью к образованию пектиновых веществ. Судя по результатам исследований, культура в условиях Алтая в этом отношении характеризуется большими потенциальными возможностями (см. табл. 1). Среднее содержание растворимого пектина в ягодах составляет 1,0 % от сырой массы и варьирует в пределах 0,4.2,6 %. Суммарное количество пектиновых веществ достигаетв среднем 1,7 % с диапазоном варьирования от 0,8 до 3,7 %. Повышенным, по сравнению со средним по культуре, уровнем накопления
растворимого пектина отличаются 59,3 % изученных сортов, пектиновых веществ - 33,3 % сортов. Лидирует в этом отношении сорт Баритон с наибольшим среди других сортов и высоким для культуры средним содержанием пектина (1,8 %) и пектиновых веществ (2,3 %). Характерно то, что пектин его плодов высокоэтерифицирован (Е - 83,2 %), что обусловливает высокие технологические качества ягод, их студнеобразующую способность. Максимальный за годы исследований уровень содержания пектина и пектиновых веществ установлен у сорта Любимица Бакчара, 2,6 % и 3,7 % соответственно, но этот показатель не стабилен по годам. Более 1,0 % пектина в среднем содержат ягоды сортов Забава, Любимица Бакчара, Экстрим, Лама, Гармония, Софья. Они выделяются и по суммарному количеству пектиновых веществ, средний уровень которых в основном превышает 2,0 %. В отношении последних отличился и сорт Наташа (2,1 %). Наибольшей гомеостатичностью признака характеризуется сорт Экстрим (V - 15,0 %). Низкая степень этерификации пектина плодов сорта Софья (50,9 %) указывает на его высокую комплексообразующую способность. Высокие желирующие способности ягод остальных упомянутых сортов - определяющий фактор для широкого использования их в пищевом производстве. Помимо перечисленных генотипов, большими потенциальными возможностями в отношении синтеза пектина обладают сорта Агата, Алтайская поздняя, Канахама, Ксюша, Ника, Рита, Сеянец Голубки. В отдельные годы количество пектина в их плодах достигало 1,5.1,8 %. В зависимости от условий вегетации до 2,5 % и более пектиновых веществ может содержаться в ягодах сортов Агата (до 3,0 %), Алтайская поздняя (до 2,7 %), Забава (до 3,4 %), Наташа (до 2,9 %), Канахама, Ксюша и Экзотика (до 2,5 %).
Таблица 1. Содержание витамина С и пектиновых веществ в ягодах смородины черной (2000-2016 гг.)
Сорт Витамин С, мг/100г Пектин, % Сумма пектиновых веществ, %
Агата 130,0±3,6 0,7±0,2 1,4±0,5
Алтайская поздняя 71,3±3,7 1,0±0,1 1,7±0,2
Алтаянка 104,4±11,6 0,8±0,1 1,3±0,1
Баритон 103,0±7,0 1,8±0,5 2,3±0,5
Гармония 101,4±5,6 1,1±0,3 1,8±0,2
Геркулес 106,3±6,4 0,8±0,1 1,5±0,1
Дачница 125,6±19,2 0,7±0,1 1,3±0,1
Журавушка 77,7±6,3 0,7±0,1 1,3±0,3
Забава 86,8±3,8 1,2±0,2 1,8±0,3
Канахама 90,2±6,7 1,0±0,2 1,7±0,2
Ксюша 100,0±6,0 1,0±0,2 1,7±0,2
Лама 95,7±7,4 1,1±0,2 2,1±0,3
Лентяй 186,0±11,4 0,8±0,2 1,2±0,2
Любимица Бакчара 133,2±8,2 1,5±0,3 2,1±0,4
Наташа 74,2±3,7 0,9±0,1 2,1±0,4
Ника 86,0±6,7 1,0±0,2 1,8±0,1
Подарок Кузиору 99,6±7,0 0,6±0,1 1,6±0,1
Поклон Борисовой 107,7±7,9 0,8±0,1 1,4±0,1
Рита 119,7±7,8 1,0±0,2 1,6±0,1
Садко 189,4±10,6 1,0±0,1 1,5±0,2
Сеянец Голубки 118,8±8,5 1,0±0,2 1,7±0,1
Сокровище 86,1±7,7 0,8±0,1 1,3±0,1
Софья 130,7±12,7 1,1±0,4 2,0±0,3
Суйга 121,5±8,9 0,7±0,1 1,2±0,2
Чёрный аист 124,3±11,7 0,9±0,1 1,5±0,2
Экзотика 125,7±8,9 1,0±0,2 1,5±0,3
Экстрим 121,8±6,3 1,2±0,2 2,2±0,1
Среднее по сортам 111,6±4,9 1,0±0,1 1,7±0,1
Min* 50,6 0,4 0,8
Max* 217,0 2,6 3,7
V, % 25,1 25,9 18,8
НСР05 13,7 0,1 0,2
*минимальные и максимальные значения показателей за все годы исследований
накапливать до 1000 мг/100 г и более биофлавоноидов, хорошими потенциальными возможностями обладают сорта Лама и Забава. Большая часть сортов характеризуется высокой гомеостатичностью признака (V < 10 %).
Большую часть комплекса биофлавоноидов ягод смородины черной изученных сортов составляют антоцианы (50 %), что естественно для темноокрашенных плодов культуры, значительную - проантоцианидины (30 % и более). Как известно, антоцианы обусловливают, прежде всего, высокую антиоксидантную активность ягод [6]. Высоким уровнем их накопления характеризуются сорта Лама, Агата, Забава, Гармония, Поклон Борисовой, Рита, Сокровище.
Выводы. Результаты многолетних исследований свидетельствуют об особой ценности сортов смородины черной как источников высокого содержания витамина С, пектиновых веществ и биофлавоноидов. В условиях лесостепной зоны Алтайского края наибольшего выражения эти признаки достигли: в отношении С-витаминности ягод - у сортов Садко (217 мг/100 г), Лентяй (206 мг/100 г), Черный аист (173 мг/100 г), Любимица Бакчара (173 мг/100 г), Сеянец голубки (165 мг/100 г), Дачница (163 мг/100 г), Софья (157 мг/100 г), Поклон Борисовой (146 мг/100 г), Лама (143 мг/100 г), Экзотика (142 мг/100 г); высокого содержания пектиновых веществ - у сортов Любимица Бакчара (3,7 %), Забава (3,4 %), Агата (3,0 %), Наташа (2,9 %), Алтайская поздняя (2,7 %), Баритон (2,7 %), Лама (2,7 %), Канахама (2,5 %), Ксюша (2,5 %), Экзотика (2,5 %), Экстрим (2,4 %), Софья (2,3 %), Гармония (2,2 %), Сеянец Голубки (2,2 %), Ника (2,1 %), Рита (1,8 %); биофлавоноидов - у сортов Агата (1014 мг/100 г), Лама (860 мг/100 г), Забава (855 мг/100 г), Сокровище (798 мг/100 г), Гармония (774 мг/100 г). Перспективные источники комплекса обсуждаемых БАВ - сорта Лама, Сеянец Голубки, Любимица Бакчара, Агата, Гармония, Софья.
Литература.
1. Равкин А. С. Черная смородина. Исходный материал, селекция, сорта. М.: МГУ, 1987.218 с.
2. A review on bioactive compounds in black currants (Ribes nigrum L.)/R. Karjalainen, M. Anttonen, N. Saviranta, et al. //Acta Horticulturae. 2009. № 839. P. 301-307.
3. Петрова С. Н., Кузнецова А. А. Состав плодов и листьев смородины черной (обзор) //Химия растительного сырья. 2014. № 4. С. 43-50.
4. Макаркина М. А., ЯнчукТ. В. Источники биологически активных веществ смородины черной и красной для селекции на улучшение химического состава ягод//Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2018. № 4. С. 10-13.
5. Антиоксидантное и прооксидантное действие аскорбиновой кислоты / Р. Л. Варданян, Л. Р. Варданян, С. А. Айрапетян и др. // Химия растительного сырья. 2015. № 1. С. 113-119.
6. Упадышев М. Т. Роль фенольных соединений в процессах жизнедеятельности садовых растений. М.: МСП, 2008. 320 с.
7. Сапожникова Е.В. Пектиновые вещества плодов. М.: Наука, 1965. 182 с.
8. Стрельцина С.А., Тихонова О.А. Питательные и биологически активные вещества ягод и листьев смородины черной (Ribes nigrum L.) в условиях Северо-Запада Росии // Аграрная Россия. 2010. № 1. С. 24-31.
9. Причко Т. Г., Германова М. Г. Сортоизучение новых перспективных сортов смородины, произрастающей на юге России//Плодоводство иягодоводство России:сборн. науч. тр.. 2012. Т. XXXII. Часть 2. С. 72-79.
10. Князев С. Д., Бахотская А. Ю. Генетическое разнообразие смородины черной сортов селекции ВНИИСПК// Плодоводство и ягодоводство России: сборн. науч. тр. 2018. Т. 54. С. 47-51.
References
1. Ravkin AS. Chernaya smorodina. Iskhodnyi material, selektsiya, sorta [Blackcurrant. Source material, breeding, varieties]. Moscow: MGU; 1987.218p. Russian.
2. Karjalainen R, Anttonen M, Saviranta N, et al. A review on bioactive compounds in black currants (Ribes nigrum L.). Acta Horticulturae. 2009;839:301-7.
3. Petrova SN, Kuznetsova AA. [Composition of fruits and leaves of black currant (a review)]. Khimiya rastitel'nogo syr'ya. 2014;4:43-50. Russian.
4. Makarkina MA, Yanchuk TV. [Sources of biologically active substances of black and red currants for breeding to improve the chemical composition of berries]. Vestnik rossiiskoi sel'skokhozyaistvennoi nauki. 2018;4:10-3. Russian.
5. Vardanyan RL, Vardanyan LR, Airapetyan SA, et al. [Antioxidant and prooxidant effects of ascorbic acid]. Khimiya rastitel'nogo syr'ya. 2015;1:113-9. Russian.
6. Upadyshev MT. Rol' fenol'nykh soedinenii v protsessakh zhiznedeyatel'nosti sadovykh rastenii [The role of phenolic compounds in the life processes of garden plants]. Moscow: MSP; 2008. 320 p. Russian.
7. Sapozhnikova EV. Pektinovye veshchestva plodov[Fruit pectin]. Moscow: Nauka; 1965. 182p.
8. Strel'tsina SA, Tkhonova OA. [Nutrient and biologically active substances of berries and leaves of black currant (Ribes nigrum L.) under conditions of the North-West of Russia]. Agrarnaya Rossiya. 2010;1:24-31. Russian.
9. Prichko TG, Germanova MG. [Varietal study of promising newvarieties of currant growing in southern Russia]. Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii: sborniknauchnykh trudov. 2012;XXXII(2):72-9. Russian.
10. KnyazevSD, Bakhotskaya AYu. [Genetic diversity of blackcurrant varieties bred in VNIISPKj. Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii: sbornik nauchnykh trudov. 2018;54:47-51. Russian.
Таблица 2. Содержание биофлавоноидов в ягодах смородины черной (2013-2016 гг.)
Сорт
Среднее, мг/100 г
Пределы варьирования (min-max), мг/100 г
V,%
Агата
Баритон
Гармония
Забава
Канахама
Лама
Памяти Кухарского Поклон Борисовой Рита
Сокровище Экстрим
Среднее по сортам
V, %
НСРП1;
840,8±41,4 567,8±30,0 722,1±27,2 841,1±13,2 511,1±18,8 786,6±39,7 596,3±24,5 615,7±30,0 624,7±45,1 778,2±12,3 556,6±32,9 676,5±36,5 17,8 106,2
713,5..
510.4. 685,0.
815.2.
478.5.
728.0.
548.3. 558,3.
540.2.
756.3.
520.4.
511.1.
.1013,8 607,5 773,8 855,0 ..542,3 860,5 623,7 655,5 690,0 798,0 ..621,0 ..841,1
18,5 9,0 6,4 2,7 6,3 8,6 7,0 8,3 12,3 2,7 10,1
По способности к накоплению в плодах фенольных соединений смородина черная не лидирует среди садовых культур, тем не менее, как свидетельствуют результаты исследований, изученные сорта служат богатыми источниками биофлавоноидов (табл. 2). Их суммарное содержание в среднем составляет 676,5 мг/100 г с диапазоном изменчивости от 478,5 до 1013,8 мг/100 г. Межсортовая изменчивость признака средняя (V - 17,8 %). В соответствии с требованиями, предъявляемыми к лучшим сортам культуры (Программа и методика селекции плодовых, ягодных и орехоплодных культур, 1995), содержание биофлавоноидов в ягодах смородины черной должно составлять не менее 700 мг/100 г. В этом плане к наиболее перспективным можно отнести сорта Забава и Агата (841,1 и 840,8 мг/100 г соответственно), а также Лама, Сокровище, Гармония (более 700 мг/100 г). Указанные значения не относятся к предельным. Так, ягоды сорта Агата способны
