Характеристика генофонда яблони по биохимическим и технологическим качествам плодов

В старейшем помологическом учреждении России – Всероссийском научно-исследовательском институте селекции плодовых культур – создан и изучается один из самых крупных в стране генофондов яблони, насчитывающий более 1,5 тыс. сортообразцов.

За 50-летний период по биохимическому составу плодов дана оценка более 900 сортообразцам, в том числе более 500 сортам, 400 элитным и отборным формам, около 15 тыс. гибридным сеянцам, полученным от целенаправленных скрещиваний.

В течение 40 лет проводилось технологическое изучение более 100 сортов, 70 элитных и отборных сеянцев к различным видам технической переработки (компот, варенье, джем, сок), а также 1300 гибридов яблони, полученных от целенаправленных скрещиваний для сокового производства. Проведен анализ содержания питательных и биологически активных веществ в плодах и продуктах переработки всех районированных в России и лучших, проходящих государственное испытание, сортов по данным многих научных и опытных учреждений России, представленных в Помологии [ Орел, 2005. - Т.1 ] .

Яблоки относятся к особо ценным продуктам, имеющим не только питательное, но и лечебное значение. В них обнаружено свыше 10 витаминов, необходимых человеку. Наибольшую ценность представляют сорта, богатые аскорбиновой кислотой (витамин С) и Р-активными веществами (витамин Р).

Для изучения химического состава плодов и пищевой ценности продуктов переработки проводили следующие виды анализов: определение растворимых сухих веществ (РСВ) – рефрактометрическим методом; сахаров – по методу Бертрана; титруемых кислот (общей кислотности) – титриметрическим методом; аскорбиновой кислоты (АК) – методом титрования щавелевокислых вытяжек краской Тильманса (2,6-дихлорфенолиндофенол); Р-активных веществ - колориметрическим методом в модификации Л. И. Вигоро-ва; пектиновых веществ – карбозольным и весовым методами; дубильных и красящих веществ – по Левен-талю-Нейбауэру; рН – ионометром; величину осадка в соках – по ГОСТ 8756.9-70.

Биохимическое изучение плодов

Растворимые сухие вещ ества и сумма сахаров. Значительная часть растворимых сухих веществ плодов представлена сахарами. В плодах яб- лони содержатся моно- (фруктоза, глюкоза) и дисахара (сахароза), являющиеся донором энергии всех химических реакций, происходящих в клетке. Большая часть сахаров яблок представлена легкоусвояемыми формами (глюкозой и фруктозой), наличие которых используется при лечении таких заболеваний как ожирение, сахарный диабет и др.

Экспериментально доказано, что содержание в плодах растворимых сухих веществ и сахаров наследуется полигенно . В перечень районированных и перспективных для возделывания в России входят сорта яблони с содержанием в плодах от 7,7 до 16,4% суммы сахаров. Наибольший интерес среди них представляют сорта с содержанием в плодах сахаров более 14,5%: Чара (14,7%). Минусинское красное (15,0%), Бердское сладкое (15,7%), Мине-ралводская (15,8%), Алтайское бархатное (16,4%).

К сожалению, приходится констатировать, что многие новые сорта яблони не отвечают будущим требованиям по содержанию в плодах сахаров (1112%). По сумме сахаров плоды из различных зон возделывания различались мало: из южной зоны России – 10,9%, средней зоны – 10,3%, северной зоны – 11,1% и зоны Урала, Сибири и Дальнего Востока – 11,6%. Анализ данных по содержанию сахаров в плодах у районированных и перспективных сортов разных сроков созревания показал, что летние сорта содержали в среднем 11,5%, осенние – 11,0% и зимние – 10,5%.

Отсутствие существенной связи между содержанием в плодах растворимых сухих веществ и сахаров, с одной стороны и массой плодов, содержанием в них пектиновых веществ, степенью поражения паршой листьев и плодов с другой стороны, позволяет рассчитывать на реальную возможность создания новых сортов яблони с высокой сахаристостью плодов, крупно-плодием и устойчивостью к парше. Из 264 элитных и отборных сеянцев, изученных по содержанию в плодах сахаров, 73 сеянца (27,6%) содержали в плодах сахаров от 11,1 до 14,0% сахаров.

Заслуживают внимания сорта с высоким содержанием в плодах сахаров и другими хозяйственно ценными качествами. К таким относятся сеянец 1121-23 (Уэлси х Скрыжапель) с содержанием в плодах 13,6% сахаров, 22,4 мг/100 г АК и 342 мг/100 г Р-активных веществ; элитный сеянец 18-30-150 [ Ренет Черненко х 1-10-9 (сеянец Памяти Мичурина) ] с содержанием в плодах 12,7% сахаров, 25,5 мг/100 г АК, а также триплоидный сеянец 20-67-8 (Мантет ранний х Папировка тетраплоидная), плоды которого имеют массу 130 г и содержат 11,8% сахаров, 28,7 мг/100 г АК и 423 мг/100 г Р-активных веществ.

Органические кислоты значительно влияют на вкус яблок, способствуют их лучшему усвоению, играют определенную роль в сохранении кислотноосновного равновесия организма. Яблочная кислота обладает некоторым радиозащитным действием.

По нашим данным размах варьирования содержания в плодах органических кислот районированных и перспективных сортов России велик – от 0,20% (Делишес спур) до 2,55% (сорт Фонарик). Самое высокое содержание титруемых кислот отмечено у сортов Добрыня (2,30%), Долго (2,40%), Ранетка пурпуровая (2,47%), Фонарик (2,55%).

Из генофонда ВНИИСПК по содержанию титруемых кислот в плодах изучено 265 сортов. Размах варьирования по содержанию кислот – от 0,11 до 1,78%. К низкокислотным относятся сорта Новгородчина (0,11%), Октябренок (0,12), Медуница (0,12), Мирончик (0,14), Несравненное (0,15), Антоновка сладкая (0,19), Конфетное (0,25), Зимнее душистое (0,26%) и др. Высоким содержанием титруемых кислот в плодах отличались сорта: Клоз и Пепинка алтайская (1,14%), Самоцвет и Камышлов-ское желтое (1,26%), Багрянка новая (1,32%), Исилькульское (1,34%), Уважаемая (1,78%).

Среди 52 сортов селекции ВНИИСПК размах варь -ирования по содержанию титруемых кислот в плодах был от 0,35% (Низкорослое) до 1,10% (Гулливер).

Анализ гибридного потомства показал, что в ряде семей наблюдалось положительное доминирование и положительное сверхдоминирование (положительный гетерозис) по содержанию в плодах титруемых кислот. Наши экспериментальные данные [ 5 ] подтверждают мнение А. Brown и D. Harvey [ 9 ] о том, что признак «кислотность» находится одновременно под моногенным и полигенным контролем.

Гомозиготно сладкие сорта яблони обычно имеют пресный или плоский сладкий вкус. Сеянцы такого типа обычно бракуются. В связи с этим наиболее перспективные скрещивания между собой гомозиготно кислых и гомозиготно сладких сортов МаМа х мама. При таком скрещивании все сеянцы будут гетерозиготны и не будут браковаться за пресный или плоский вкус [ 9 ] . Показано, что сладкоплодный сорт яблони Несравненное по содержанию титруемых кислот в плодах гомозиготен по рецессиву (мама) [ 4 ] .

Сахарокислотный индекс (СКИ). Вкусовые качества плодов яблони во многом определяются отношением сахара к кислоте. По содержанию кислоты сорта могут различаться в 10 и более раз. В связи с этим, именно содержание кислоты в плодах яблони в большой степени определяет сахарокислотный показатель и вкус плодов.

Считается, что наибольшую гармоничность во вкусе имеют обычно плоды при СКИ 15-25. Сорта с СКИ, значительно превышающим 25, как правило, мало перспективны. Они имеют пресный вкус, по- лучают низкую дегустационную оценку при потреблении в свежем виде и мало пригодны для технической переработки [1, 3, 8].

СКИ плодов у 251 изученного среди районированных в России и лучших проходящих государственное испытание сортов изменялся от 4,4 до 61,0. Самый низкий СКИ имеют плоды сортов: Добрыня (4,4), Ранетка пурпуровая (5,2), Долго (5,4), Фонарик (5,6), Ве-селовка (6,6). Плоды этих сортов характеризуются высокой кислотностью (от 1,4 до 2,5%). Очень высокий СКИ имели сорта: Минусинское красное (45,5), Старкримсон (45,9), Бельфлер башкирский (48,8), Бердское сладкое (56,1), Делишес спур (61,0).

Среди 265 изученных сортов яблони генофонда ВНИИСПК самым низким СКИ плодов характеризовались: Уралочка и Ломоносовское (6,7), Комлев-ское (6,8), Самоцвет (6,9), Багрянка новая (7,0). Очень высоким СКИ характеризуются сорта Антоновка сладкая (59,0), Мирончик (68,9), Несравненное (78,8), Медок (90,8), Новогородчина (96,8). У всех этих сортов плоды содержат небольшое количество титруемых кислот: 0,19; 0,14; 0,15; 0,16; 0,12; 0,11% соответственно.

Наивысший СКИ имеют плоды сортов южного региона (в среднем 21,4), меньший СКИ у плодов переходной зоны (17,8), еще меньший у плодов Северной зоны (15,8) и самый низкий СКИ имеют плоды Урала, Сибири и Дальнего Востока (14,0). Высокий СКИ имели плоды сортов зимнего созревания (19,8) и низкий (13,7) осеннего созревания. Плоды сортов летнего созревания занимали промежуточное положение (16,3). Лучшие по вкусу плодов сорта селекции ВНИИСПК (вкус 4,4-4,6 балла) имели следующий СКИ: Орлик (25,1), Память воину (20,6), Синап орловский (17,7), Орловская заря (16,3), Орловим (13,2).

Пектиновые вещества. Яблоки - один из наиболее богатых источников пектиновых веществ, которые, обладая гелеобразующими и эмульгирующими свойствами, способствуют осаждению тяжелых металлов и радионуклидов и выведению их из организма. Они подавляют рост и размножение микроорганизмов.

По данным анализов среднее содержание пектина в плодах районированных и перспективных сортов яблони России равно 6,5% на сухую массу. Наибольшее содержание отмечено у сорта Персиковое (17,2%). Среди генофонда ВНИИСПК среднее содержание пектина в плодах равно 11,9%, наименьшее – 5,1% (Сентябрьское полосатое) и наибольшее – 18,0% (Королева Канзаса). Содержание пектинов в плодах сортов селекции ВНИИСПК изменялось от 9,1% (Вита) до 16,9% (Болотовское) при среднем содержании 12,6%.

Наши данные согласуются с выводами других исследователей, которые указывают, что в плодах и ягодах, выращенных в период вегетации с большим количеством осадков, наблюдается минимальное количество пектинов.

Аскорбиновая кислота. Основное физиологическое значение АК для человека заключается в ее участии в окислительно-восстановительных и биохимических процессах, как в составе ферментных систем, так и в виде свободной формы. АК оказывает экономизирующее действие на обмен витаминов В₁, В₂, А, Е, фолиевой и пантотеновой кислот, уменьшая потребность в них и создавая таким образом иллюзию «богатства» ими плодов и ягод. АК используется при профилактике и лечении большого спектра заболеваний, начиная от простудных и инфекционных и заканчивая сердечно-сосудистыми.

Целенаправленная крупномасштабная селекция яблони на повышенное содержание АК в плодах ведется во ВНИИСПК с 1970 года. За 37-летний период по этому направлению осуществлено 313 комбинаций скрещивания, опылено 134,7 тыс. цветков, получено 204,1 тыс. нормально развитых семян, выращено 95,2 тыс. однолетних сеянцев. В селекционные сады после многочисленных браковок высажено 18,6 тыс. сеянцев.

В процессе работы установлена невысокая отрицательная связь между массой плодов и содержанием АК. Слабая (r = +0,17**, r = +0,03) и средняя (r = +0,41***) корреляция установлена нами на сортах и гибридах яблони между содержанием в плодах АК и растворимых сухих веществ, а также слабая корреляционная связь между содержанием в плодах АК и сумы сахаров (r = +0,16**, +0,28***; и 0,16*). От слабой (+0,23***) до средней (+0,43***) степень корреляционной связи установлена между содержанием в плодах АК и титруемых кислот, а также между содержанием АК и Р-активных веществ. Слабая связь или её отсутствие между содержанием в плодах АК и степенью поражения паршой листьев и плодов дает основание считать возможным создание селекционным путем сортов, совмещающих высокую витаминность и устойчивость к парше.

При селекции на повышенное содержание АК в плодах новый этап связан с целенаправленными ступенчатыми (сложными) скрещиваниями, когда лучшие сеянцы от простых скрещиваний используются в гибридизации между собой или с высокови-таминными сортами.

Р-активные вещества (витамин Р) как и АК, участвуют в окислительно-восстановительных процессах организма. Витамины С и Р являются синергистами по отношению друг к другу, т.е. витамин Р обладает «сберегающим» действием в отношении

АК и наоборот. Р-активные вещества оказывают положительное влияние на прочность и проницаемость капилляров, что используется при лечении гипертонической болезни. Они относятся к одной из трех групп антирадиантов. С наибольшей активностью витамины С и Р проявляют свое биологическое действие в составе плодов и ягод.

Из всего сортимента яблони России (районированные и лучшие сорта, проходящие государственное испытание) выделено 48 сортов с высоким содержанием Р-активных веществ в плодах (от 251 до 800 мг/100 г). Многие новые сорта яблони селекции ВНИИСПК характеризуются высоким содержанием Р-активных веществ в плодах: Афродита (464 мг/100 г), Память Се-макину (474 мг/100 г), Яблочный спас (481 мг/100 г), Августа (502 мг/100 г), Кандиль орловский (558 мг/100 г), Радость Надежды (639 мг/100 г).

Из гибридного фонда яблони отобрано 29 сеянцев с содержанием в плодах Р-активных веществ более 450 мг/100 г. Исключительно высоким содержанием Р-активных веществ в плодах (1460 мг/100 г) характеризуется сеянец 18-36-135 [ Бабушкино х 12-19-47 (Неизвестный сеянец х Несравненное) ] , полученный от ступенчатого сложного скрещивания. Плоды его обладают также высоким содержанием АК (44,2 мг/100 г).

Практическим достижением являются высоко-витаминные сорта яблони Ветеран, Вита и Ивановское (с содержанием АК более 19 мг/100 г). Первый из них включен в Госреестр, два других проходят государственное испытание.

Технологическое изучение плодов сортов и форм яблони, проводимая во ВНИИСПК в течение многих лет с целью оценки возможностей использования сортов яблони для производства сырья в условиях средней полосы России, позволила выделить лучшие для различных видов переработки, пригодные для возделывания в сырьевых садах.

Компот. Компоты относятся к десертам. Относительно короткая термическая обработка в процессе технологии изготовления позволяет достаточно полно сохранить в готовом продукте натуральный цвет, вкус и аромат свежих плодов, которые подчеркиваются сиропом [ 7 ] .

При изучении технологических характеристик сортов именно этот вид переработки считается наиболее показательным, т.к. в нем в наибольшей степени проявляются сохранность формы и размеров, окраски, вкуса, аромата и пищевых свойств свежих плодов. Качество компота зависит в первую очередь от качества исходного сырья и соблюдения технологии производства.

Технологическая оценка 95 сортов для производства компота показала, что только два из них – Анто- новка новая и Вита достоверно превосходят Антоновку обыкновенную по его качеству; большая же часть сортов находится на ее уровне. Из этого следует, что в настоящее время вероятность выделения из существующего сортимента сортов, превосходящих по качеству компота Антоновку обыкновенную, невелика. Поэтому для производства сырья, идущего на выпуск компотов необходимо ориентироваться на те из них, которые превосходят этот сорт по другим параметрам, определяющим рентабельность производства сырья. Наиболее перспективны в этом плане сорта интенсивного типа с высокой устойчивостью (Vm) или иммунитетом к парше (Vf) и высокой пищевой ценностью. Для производства компота рекомендуются сорта: Августа, Бежин луг, Болотовское (Vf), Бунинское, Ветеран, Витязь, Гулливер, Зарянка (Vm), Имрус (Vf), Куликовское, Курнаковское (Vf), Мартовское, Орлинка, Орловская заря, Память Семакина, Пепин орловский, Раннее алое, Память Хитрово (Vf), Старт (Vf), Строевское (Vf), Орловский пионер (Vm), Славянин (Vm).

Варенье. Хорошо сваренное варенье представляет собой прозрачный, густой, вязкий сироп без признаков засахаривания и желирования, в котором по всему объему тары равномерно распределены целые плоды или дольки, сохранившие форму и размер свежих плодов. Для этого вида переработки особенно важен подбор сортов. Одним из лучших сортов яблони для варенья считается старинный сорт Коричное полосатое, поэтому именно с ним сравнивают опытные образцы варенья из новых сортов.

Результаты технологической оценки пригодности для варенья более 80 сортов яблони свидетельствуют об отсутствии сортов, превосходящих по качеству готового продукта сорт Коричное полосатое (4,5 балла). Пригодностью для варенья на его уровне характеризуются сорта: Анис алый, Болотов-ское (V f ), Веньяминовское (V f ), Зарянка (V m ), Краса сада, Куликовское, Низкорослое, Память Мичурина, Первый салют, Свежесть (V_f), Синап орловский, Строевское (V_f), Ю билей Москвы (V_f), а также Афродита (V f ), Здоровье (V f ), Память Хитрово (V f ), Солнышко (V_f), Старт (V_f), Ю биляр (V_f).

Джем. Это широко распространенный во всем мире сахароварочный пектиносодержащий продукт. Он представляет собой густую желеобразную массу разваренных плодов иногда с кусочками целых. В готовом джеме сироп не должен отделяться от плодов. При оценке пригодности сортов яблони для джема важно учитывать способность плодов хорошо развариваться и образовывать густую желирующую массу натурального цвета и аромата, чтобы при его производстве не использовать студнеобразователи.

Почти все изучавшиеся сорта яблони позволяют производить джем высоких вкусовых качеств, за- частую превосходящий по качеству джем сорта Антоновка обыкновенная. Однако не все они могут использоваться для выпуска джема с массовой долей РСВ соответствующей стандарту. Для производства нестерилизованного джема с содержанием РСВ≥70% рекомендуются сорта: Имрус (Vf), Стро-евское (Vf), Орлик, Фаворит, Россошанское вкусное, Свежесть (Vf), Апрельское, Протон, Осеннее алое, Спартан, Мезенское, Ж игулевское, Лобо, Низкорослое, Коричное полосатое; стерилизованного (РСВ≥68%) – Орловское полосатое, Бордовое, При-швинское, Мелба, Новинка, Бунинское, Куликовское, Меканис, Старт (Vf), Мартовское, Уэлси, Здоровье (Vf), Синап орловский, Августа.

Сок. Производство сока на сегодняшний день – одно из самых динамичных пищевых производств в мире, требующее крупные объемы сырья. Большая часть сортов, возделываемых в сырьевых садах Европы и СШ А, предназначена для сока. Наблюдающийся в последние годы в России рост производства фруктовых консервов обусловлен в основном увеличением выработки фруктовых соков [ 2, 6 ] .

При отборе сортов яблони для сока в первую очередь обращают внимание на его выход, вкусовые качества, соответствие стандартам. Одним из основных технологических показателей, во многом определяющих рентабельность сокового производства, является выход сока. Средняя величина выхода сока контрольного сорта Антоновка обыкновенная составляет 61,5%. Среди сортов, превышающих по этому показателю контроль, особенно выделяются Россошанское вкусное, Болотовское (V f ), Мезенское, Курнаковское (V f ), Орловский пионер (V m ), Ю биляр (V f ), характеризующиеся сокоотдачей на уровне мировых сидровых сортов (73,9%, 71,5%, 71,1%, 70,5%, 70,2%, 70,0% соответственно). Практический интерес представляют и другие сорта с выходом сока выше и на уровне контроля, особенно иммунные и высокоустойчивые к парше: Болотовское, Курнаковское, Ю биляр, Свежесть, Здоровье, Солнышко, Имрус, Строевское, Веньяминовское, Кандиль орловский, Орловим, Орловский пионер, Зарянка.

Для изучавшихся сортов органолептические показатели сока изменяются от 4,5 до 3,5 баллов (Мартовское, Соковое-2, Строевское, Олимпийское и Коричное полосатое соответственно) при среднем значении 4,2 балла, совпадающим с оценкой контроля (4,2 балла). Почти все сорта отличаются стабильностью в проявлении технологических свойств, необходимых для сока, по годам. Органолептические показатели сока сортов с высокой сокоотдачей выше контроля и составляют от 4,3 до 4,6 балла. По биохимическому составу все они соответствуют высшему сорту согласно ГОСТ 656-79.

Наряду со свежими плодами, консервы из яблок богаты Р-активными веществами – катехинами, обладающими антиокислительными свойствами. В консервах из яблок их сохраняется примерно около половины содержания в плодах. Однако для каждого вида переработки характерен большой разброс данных по сохранности Р-активных катехинов в зависимости от сорта. В целом же, сохранность Р-активных катехинов уменьшается в ряду: компот (54,1%), сок (44,4%), варенье (41,4%), джем (39,8%), что связано, очевидно, с технологией производства того или иного продукта переработки и с качественным набором катехинов в консервах.

Технологические свойства сортов довольно стабильны, о чем свидетельствует незначительная изменчивость дегустационных оценок сортов по годам. Почти у всех сортов коэффициент вариации (V%) дегустационных оценок за годы изучения не превышал 10%, и лишь у некоторых изменчивость дегустационных оценок по годам характеризуется как средняя.

Изучение влияния различных химикотехнологических показателей на органолептические качества компота, варенья и джема показывает, что достоверные корреляции между отдельными признаками плодов и дегустационными оценками, характеризующими качество этих продуктов переработки, отсутствуют. В то же время установлены статистически достоверные корреляции между органолептическими качествами сока и содержанием в нем РСВ (r = +0,4***), сахаров (r = +0,5***), Р-активных катехинов (r = +0,4***).

Изучение технологических качеств более 100 сортов яблони на протяжении многих лет подтверждает, что сортам осеннего и зимнего сроков созревания свойственна большая универсальность консервных свойств. Наличие консервных сортов разного срока созревания дает возможность делать поставки сырья более ритмичными и более равномерно загружать плодоперерабатывающие предприятия.

Для производства сырья, удовлетворяющего требованиям консервной отрасли, важны сорта, имеющие не только высокий уровень технологических показателей для того или иного вида переработки, но и высокий уровень хозяйственно-ценных признаков, обеспечивающих рентабельность производства, пригодные для возделывания в садах интенсивного типа. Наряду с Антоновкой обыкновенной для возделывания в сырьевых садах наиболее перспективны сорта с генами Vf и Vm, позволяющие снизить затраты на химическую защиту и получить сырье с меньшей экологической нагрузкой для производства продукции с высокой пищевой безопасностью: летние – Ю биляр (сок); осенние – Зарянка (компот, варенье, сок), Орловский пионер (компот, сок,); зимние – Болотовское (компот, варенье, сок), Веньяминовское (варенье, сок), Имрус (компот, сок), Курнаковское (компот, сок), Старт (компот, варенье, джем), Строевское (компот, варенье, сок), Свежесть (варенье, сок).