Биохимическая оценка перспективных форм яблони и смородины

Результаты исследований, полученные в различных странах мира, показали, что основной причиной патологических процессов в организме, приводящих к преждевременному старению людей и развитию у них многих заболеваний (онкологических, сердечнососудистых и др.), является повреждение (окисление) практически всех компонентов клетки, включая белки, ферменты, ДНК, мембранные структуры свободными радикалами [3].

Исходя из этого, современный рынок предъявляет повышенные требования к качеству продуктов и, в частности, плодовой и ягодной продукции. При этом во внимание принимаются не только высокие товарные, вкусовые и технологические свойства, но и содержание в плодах и ягодах питательных (сахаров, органических кислот и др.) и биологически активных веществ (аскорбиновой кислоты, фенольных соединений, β -каротина и др.), активно участвующих в метаболизме человеческого организма [32, 4, 12].

В связи с этим важнейшей задачей является: выделение из существующего генофонда и создание новых генотипов плодовых и ягодных культур, отличающихся не только высокой продуктивностью, устойчивостью к болезням, стрессовым факторам, но и обеспечивающих получение качественных плодов и ягод с повышенным содержанием природных антиоксидантов и других биологически активных соединений [3, 30, 7].

По мнению многих ученых, в частности по утверждению Е.П. Куминова с сотрудниками (2006), плоды привычной климатической зоны, имеют наибольшую ценность для человеческого организма, который запрограммирован природой на определенные виды пищи и «считывает» информацию о еe химическом составе и энергоемкости. Местные ягоды и фрукты лучше усваиваются, не нарушая естественных функций организма, способствуют поддержанию здоровья в норме. Кроме того, при употреблении в месте их созревания, плоды повышают иммунитет организма, так как содержат комплекс антиокислительных веществ, выработанный против конкретных локальных стрессовых факторов экзогенного происхождения, воздействующих на человека [10].

В средней зоне садоводства России основными культурами, снабжающими население фруктами, среди плодовых является яблоня, среди ягодных – смородина, черная и красная.

Перед селекционерами научно-исследовательских учреждений поставлена задача – создать новые сорта вышеперечисленных культур с улучшенным химическим составом плодов. Так, растворимых сухих веществ должно содержаться в яблоках не менее 14,0%, в ягодах черной смородины – не менее 14,0%, в ягодах красной смородины – не менее 12,5%; суммы сахаров – в яблоках – 12,0%, в ягодах черной смородины – 9,0% и более, в ягодах красной смородины – 8,0% и более; аскорбиновой кислоты – в яблоках 30 мг/100 г и более; в ягодах черной смородины – 200,0 мг/100 г и более, в ягодах красной смородины – 70,0 мг/100 г и более; сумма Р-активных веществ – в яблоках 200,0 мг/100 г и более; в ягодах черной смородины – 700,0 мг/100 г и более, в ягодах красной смородины – 500,0 мг/100 г и более [22, 9].

Содержание растворимых сухих веществ в плодах различных сортов яблони, выращенных в средней зоне садоводства России, изменяется от 7,5 до 23,0%, сахаров – от 8,0 до 13,0%, органических кислот – от 0,11 до 1,80% [21, 13, 2, 27, 32, 29, 11].

В условиях средней полосы РФ, содержание аскорбиновой кислоты в плодах яблони варьирует по сортам от 2 до 43 мг/100 г [26, 14, 27, 11] и по гибридам - от 1,8 до 99,2 мг/100 г [31].

Наибольшую ценность представляют сорта яблони, обладающие иммунитетом к парше (ген V f ). Иммунные к парше сорта яблони по химическому составу плодов не уступают (титруемая кислотность), а по некоторым показателям (растворимые сухие вещества,

Вестник ОрелГАУ, 6(57), Декабрь 2015, http://dx.doi.org/10.15217/issn1990-3618.2015.6.71 сахара, фенольные соединения) превосходят широко распространенные контрольные сорта [28, 19].

В ягодах красной смородины содержится 6,7-8,2% сахаров, главным образом глюкоза, 2,5-3,8% органических кислот, 1,3-1,7% пектиновых веществ, 0,11-0,42% дубильных и красящих веществ; 0,20- 0,91% азотистых веществ, 3-3,5 мг/100 г солей железа; 16-24 мкг/100 г йода. По содержанию биологически активных веществ ягоды красной смородины уступают черной, они содержат 40-50 мг/100 г витамина С и около 300-500 мг/100 г Р-активных (фенольных) веществ, т.е. беднее черной смородины в 3-4 раза. Но в то же время витамина Р в ягодах красной смородины вдвое больше, чем в малине, землянике, крыжовнике. В ее ягодах содержатся витамины: А ( β -каротин) - 0,2-0,5 мг/100 г, Н (биотин) -2,5 мкг/100 г, В 9 (фолиевая кислота). Найдены также витамины В 1 (тиамин), В 2 (рибофлавин), В 6 (пиридоксин), Е (токоферолы), К (филохинон), РР (никотиновая кислота). Важными веществами в ягодах красной смородины являются антоцианидины и фенолкарбоновые кислоты (р-оксибензойная и салициловая). В небольших количествах содержится селен [3, 18].

В ягодах черной смородины содержится от 10,0 до 24,8% растворимых сухих веществ, до 10-12% сахаров, 2,0-4,3% органических кислот [25, 6, 1, 15].

По накоплению биологически активных веществ (аскорбиновой кислоты и Р-активных веществ) черная смородина занимает одно из лидирующих мест среди плодовых и ягодных культур. Так, в ягодах черной смородины средней зоны садоводства России накапливается 150-250 мг/100 г (до 400 мг/100 г) аскорбиновой кислоты, 400-700 мг/100 г (до 1000,0 мг/100 г) витамина Р (флавонов и флавонолов). В них имеются также провитамин А (0,10 мг/100 г), витамины В 1 (0,03 мг/100 г), В 6 (0,13 мг/100 г), В 9 (0,16 мг/100 г), К 1 (0,7-1,2 мг/100 г), Е (0,72 мг/100 г), биотин (2,40 мг/100 г) и др., кумарины, фурокумарины, азотистые и дубильные вещества, эфирные масла [3, 27, 8, 25, 6, 1, 16, 17, 5].Цель исследования из существующего генофонда ВНИИСПК выделить генотипы яблони и смородины с улучшенным биохимическим составом плодов, конкурентоспособные на современном рынке и представляющие интерес для дальнейшего их использования в селекции.

В 2015 году проведена оценка химического состава плодов 10 сортообразцов яблони, 10 сортообразцов смородины черной и 10 сортообразцов смородины красной, выращенных на участках первичного сортоизучения ВНИИСПК. Определяли содержание растворимых сухих веществ (РСВ), сахаров, титруемых кислот, аскорбиновой кислоты (АК), фенольных и пектиновых веществ, сахарокислотный индекс (СКИ) – отношение суммы сахаров к титруемой кислотности по общепринятым методикам [23, 20, 24].

Изучен химический состав плодов триплоидных сортов яблони нового поколения селекции ВНИИСПК: Августа, Масловское, Вавиловское, Рождественское, Тургеневское, а также выделенные в 2014 году элитные сеянцы – кандидаты в сорта: 27-11-159, 29-42-156, 30-30-94, 31-2-15, 31-2-115. Контроль – сорт Антоновка обыкновенная (табл.1).

Таблица 1. Химический состав плодов яблони. Урожай 2015 года

Сорт	РСВ, %	Сумма сахаров, %	Титруем ая кислотн ость, %	СКИ	АК, мг/100г	Катехины, мг/100г	Лейкоант оцианы, мг/100г	Сумма Р-активных веществ, мг/100г
Антоновка обыкновенная, контроль	13,8	9,87	1,04	9,5	6,7	93,6	189,0	285,6
Августа	12,8	11,39	0,88	12,9	5,0	152,1	252,0	404,1
Масловское	14,9	13,16	0,96	13,7	18,0	104,4	211,5	315,9
Вавиловское	14,2	11,39	0,88	12,9	5,4	141,3	256,5	397,8
Рождественское	12,0	10,32	0,46	22,4	3,2	141,3	207,0	348,3
Тургеневское	14,0	11,39	0,40	28,5	3,1	135,0	292,5	427,5
ЭЛС 27-11-159	14,4	10,32	0,69	15,0	5,9	123,3	189,0	312,3
ЭЛС 29-42-156	15,2	10,32	0,56	18,4	3,6	84,6	153,0	237,9
ЭЛС 30-30-94	15,0	10,96	0,60	18,3	4,4	153,9	292,5	446,4
ЭЛС 31-2- 15	12,2	12,04	0,60	20,1	9,3	77,4	153,0	230,4
ЭЛС 31-2-115	11,0	11,39	0,67	17,0	7,5	136,0	210,0	346,0

По содержанию РСВ и суммы сахаров большая часть изученных сортов и гибридов превосходят контроль и могут быть отнесены к высокосахаристым формам. Содержание органических кислот в плодах изучавшихся сортообразцов значительно ниже, чем в контроле. Все представленные элитные сеянцы в 2015 году имели СКИ плодов от 15 (ЭЛС 27-11-159) до 20,1 (ЭЛС 31-2-15). Высокие значения СКИ отмечены у сортов Рождественское и Тургеневское - 22,4 и 28,5, соответственно, у контрольного сорта Антоновка обыкновенная СКИ равен 9,5.

Триплоидный сорт Масловское выделился по содержанию АК в плодах (18,0 мг/100 г), у отстальных сортообразцов отмечено низкое содержание в плодах АК (3,1…9,3 мг/100 г). По накоплению фенольных веществ изучавшиеся сортообразцы превосходят контроль за исключением ЭЛС 31-2-15 и ЭЛС 29-42-156. Лучшими по данному признаку были: ЭЛС 3030-94 (446,4 мг/100 г), Тургеневское (427,5 мг/100 г) и Августа (404,1 мг/100 г).

Был проанализирован химический состав плодов 10 сортообразцов смородины черной с высокими хозяйственно-ценными показателями – Арапка, Благословение, Искушение, Ладушка и Десертная Огольцовой, элитные сеянцы, претенденты в сорта в ближайшее время – 2089-36-108, 3095-22-42, 3569-15-6, а также отборные формы 3007-2-154 и 3190-4472, контрольным взят районированный сорт Орловская серенада (табл.2). Все сорта и формы селекции ВНИИСПК.

Таблица 2. Химический состав ягод смородины черной. Урожай 2015 года

Сорт	РСВ, %	Сумма сахаров, %	Титруе мая кислот ность, %	СКИ	АК, мг/100г	Антоци аны, мг/100г	Катехи ны, мг/100г	Лейкоа нтоциа ны, мг/100г	Сумма Р-активных веществ, мг/100г
Орловская серенада – контроль	13,6	8,74	2,96	3,1	210,7	105,7	489,8	151,1	746,6
Арапка	13,3	8,62	2,84	3,1	133,4	224,8	374,7	189,2	788,7
Благослове ние	12,3	8,16	2,65	3,1	153,6	195,5	242,2	117,0	554,7
Десертная Огольцовой	15,5	11,60	2,34	4,6	233,8	94,9	222,5	100,0	417,4
Искушение	13,1	9,41	2,91	3,3	145,6	155,6	344,3	136,6	636,5
Ладушка	14,6	10,40	2,53	4,5	155,5	173,3	415,4	97,0	685,7
ЭЛС  2089 36-108	13,5	10,10	4,02	2,5	197,1	42,1	298,6	67,3	408,0
3007-2-154	15,5	10,31	2,78	3,8	271,9	170,3	483,8	153,8	807,9
ЭЛС  3095 22-42	13,5	8,58	3,13	2,8	201,1	171,0	533,5	150,3	854,8
3190-44-72 (д-р  им.  к муч. росе)	13,3	7,94	2,09	3,9	176,3	143,0	382,8	165,5	691,3
ЭЛС  3569 15-6	14,6	9,30	3,06	3,1	262,2	125,1	365,0	144,4	634,5

Содержание РСВ по группе всех исследуемых сортообразцов было выше 12,0% и варьировало в пределах от 12,3 (Благословенье) до 15,5% (Десертная Огольцовой, 3007-2154). Лучшие показатели по данному признаку отмечены у сортов Ладушка (14,6%) и Десертная Огольцовой (15,5%), ЭЛС 3569-15-6 (14,6%) и отборного сеянца 3007-2-154 (15,5%). По сумме сахаров выделились сорта Десертная Огольцовой (11,60%), Ладушка (10,40%), ЭЛС 2089-36-108 (10,10%) и отборная форма 3007-2-154 (10,31%). Титруемая кислотность от 2,09 (3190-44-72) до 3,13% (ЭЛС 3095-22-42) оказывала значительное влияние на вкус ягод черной смородины и значение СКИ. Высокий СКИ отмечен у сортов Десертная Огольцовой и Ладушка, 4,6 и 4,5, соответственно.

Содержание АК в ягодах изучаемых сортообразцов изменялось от 133,4 (Арапка) до 271,9 мг/100 г (отборная форма 3007-2-154). В качестве источников для селекции на высокую С-витаминность (более 200,0 мг/100 г АК в ягодах) выделены сорт Десертная Огольцовой (233,8 мг/100 г), ЭЛС 3095-22-42 (201,1 мг/100 г), ЭЛС 3569-15-6 (262,2 мг/100 г) и отборная форма 3007-2-154 (271,9 мг/100 г).

Наибольшее содержание антоцианов отмечено в ягодах сорта Арапка (224,8 мг/100 г). Выше 150,0 мг/100 г антоциановых веществ в ягодах накапливали сорта Благословение, Искушение, Ладушка, ЭЛС 3095-22-42, отборная форма 3007-2-154. Все сортообразцы содержали в ягодах от 222,5 (Десертная Огольцовой) до 533,5 мг/100 г (ЭЛС 3095-22-42) Р-активных катехинов, что оказало влияние на общее высокое содержание фенольных веществ. Самое высокое содержание фенольных веществ характерно для ЭЛС 3095-22-42 (854,8 мг/100 г), отборной формы 3007-2-154 (807,9 мг/100 г), сорта Арапка (788,7 мг/100 г).

У отборной формы 3007-2-154 отмечено сочетание высокого содержания фенольных соединений (807,9 мг/100 г), АК (271,9 мг/100 г) и суммы сахаров (10,31%) и у сорта Десертная Огольцовой – высокого содержания аскорбиновой кислоты (233,8 мг/100 г) и суммы сахаров (11,60%).

Смородина красная – культура, ягоды которой используются в желейном производстве для приготовления продуктов функционального назначения без добавления структурообразователей. При этом важным свойством готового продукта является окраска, которая зависит от окраски сырья (свежих ягод). Нами в результате предварительного анализа по сгустковой пробе был отобран ряд сортообразцов с предполагаемым высоким уровнем содержания пектиновых веществ: Огонек, Орловчанка, Ровада, элитные сеянцы 129-21-61, 164-22-88; по по темной окраске ягод - сортообразцы с предполагаемым высоким содержанием антоциановых веществ: Львовянка, Циральт, отборные перспективные сеянцы 1674-30-1; 1674-30-17, 1674-30-30 (Нива х Виксне). Контроль - широкораспространенный в РФ сорт Йонкер ван Тетс (табл.3).

РСВ по изученным сортам, элитным и отборным формам варьировали от 10,6 (Циральт) до 13,0% (ЭЛС 164-22-88), при этом высокие значения по данному показателю (РСВ более 12,0%) выявлены у сортов Львовянка, Орловчанка, Ровада, отборного сеянца 1674-30-17 и ЭЛС 164-22-88, у контрольного сорта Йонкер ван Тетс содержание РСВ составило 10,4%.

Таблица 3. Химический состав ягод красной смородины. Урожай 2015 года

Сорт	РСВ, %	Сумма сахаро в, %	Титруе мая кислотн ость, %	СКИ	АК, мг/10 0 г	Антоц ианы, мг/100 г	Катехи ны, мг/100 г	Лейко антоци аны, мг/100 г	Сумма Р-активн ых вещес тв, мг/100 г	Сумма пектин овых вещес тв, %
Йонкер ван Тетс – контроль	10,4	6,58	2,14	3,1	52,2	91,3	191,5	189,4	468,7	8,2
Львовянка	12,4	8,76	2,29	3,8	38,9	310,9	139,9	202,9	653,7	8,2
Огонек	11,4	7,03	2,32	3,0	54,6	58,8	147,2	195,2	401,2	11,1
Орловчанка	12,4	6,76	2,26	3,0	55,3	51,5	119,5	209,3	380,3	11,0
Ровада	12,7	7,82	2,41	3,2	51,9	60,9	146,5	321,7	529,1	12,3
Циральт	10,6	6,03	3,09	2,0	34,3	417,1	220,9	272,4	910,4	9,4
ЭЛС 129-2161	10,9	6,80	2,33	2,9	49,3	83,1	114,3	125,2	322,6	12,3
ЭЛС 164-2288	13,0	7,67	2,32	3,3	43,1	32,9	90,4	267,0	390,3	11,7
1674-30-1	11,0	6,66	2,65	2,5	52,8	400,3	244,4	468,0	1112,7	-
1674-30-17	12,9	9,36	1,57	6,0	42,0	256,8	210,3	290,7	757,8	-
1674-30-30	11,2	8,60	1,55	5,5	33,5	153,2	244,3	358,8	756,3	-

По содержанию суммы сахаров (более 7,5%) выделились сорта Львовянка, Ровада, ЭЛС 164-22-88 и отборные формы 1674-30-17, 1674-30-30, у сорта Йонкер ван Тетс содержание суммы сахаров в ягодах составило 6,58%. Содержание титруемых кислот всех сортообразцов было ниже 3,0%, исключение сорт Циральт – 3,09%. Минимальные значения отмечены у отборных сеянцев 1674-30-17 и 1674-30-30 – 1,57 и 1,55%, соответственно. Высокие значение суммы сахаров и низкие титруемых кислот положительно сказались на СКИ этих форм 6,0 и 5,5, соответственно, эти отборные формы (1674-30-17 и 1674-30-30) рекомендованы при дальнейшем их изучении в качестве десертных.

У сортов Огонек, Орловчанка, Ровада, отборного сеянца 1674-30-1 отмечено повышенное содержание АК в ягодах (более 50,0 мг/100 г), на уровне контрольного сорта Йонкер ванн Тетс.

По содержанию антоциановых веществ (153,2…417,1 мг/100 г) выделились сорта

Львовянка, Циральт, отборные сеянцы из гибридной семьи (Нива х Виксне) 1674-30-1, 167430-17, 1674-30-30. По сумме Р-активных веществ (более 500,0 мг/100 г) – те же сорта -Львовянка, Циральт и отборные формы 1674-30-1, 1674-30-17, 1674-30-30 и сорт Ровада. Эти сорта и отборные формы рекомендуем для селекции в качестве источников высокого содержания фенольных соединений.

Предварительная оценка подтвердила правильность выбранных сортообразцов для более детального их изучения по содержанию пектиновых и Р-активных веществ. Так сорта Огонек (11,1% на сухую массу), Орловчанка (11,0), Ровада (12,3), элитные сеянцы 129-21-61 (12,3) и 164-22-88 (11,7) рекомендуются в качестве источников высокого содержания пектиновых веществ в ягодах. При этом у контрольного сорта Йонкер ван Тетс содержание пектиновых веществ составило 8,2%.

В результате проведенных в 2015 году исследований химического состава плодов яблони, смородины черной и смородины красной необходимо сделать заключение, что новые сорта, элиты и отборные формы не уступают по качеству плодов районированным сортам и могут составить конкуренцию на современном рынке, как поставщики питательных и биологически активных веществ. Выделены генотипы, представляющие интерес в качестве источников для дальнейшей селекции на улучшение химического состава плодов яблони и смородины.