Комплексная биохимическая характеристика брокколи и цветной капусты

Капустные культуры отличаются большим разнообразием продуктовых органов (листья, кочан – сильно развитая верхушечная почка, кочанчики – развитые боковые почки, головка – скученное соцветие, стеблеплод – утолщенный стебель), высокой урожайностью; периодами вегетации. Отдельные сортотипы капустных культур пригодны для длительного хранения, что позволяет обеспечить потребление капусты в течение всего года. Особенность химического состава капустных культур – высокое содержание воды и низкое – жиров, что обусловливает низкую калорийность растений. Они отличаются относительно высоким уровнем углеводов, содержат белки, включающие незаменимые аминокислоты, многие минеральные элементы. Высокая ценность капустных культур для питания человека в первую очередь определяются богатым составом биологически активных веществ (БАВ) – ферментов, пигментов, витаминов, а также вторичных метаболитов. Селекцию на содержание и состав БАВ мировое научное сообщество объявило приоритетной в 21 веке [1].

Брокколи Brassica oleracea L. var. italica (ветвистая брокколи, спаржевая капуста) является родоначальной формой плотноголовчатой цветной капусты. Была получена путём гибридизации на территории Средиземноморья в VI–V веках до н. э. Брокколи произошла от итальянской листовой капусты, которую отбирали на раннее цветение, при интрогрессии генетического материала критской капусты B. cretica Lam [2]. Капуста цветная Brassica oleracea L. var. botrytis L. была выведена путем отбора из брокколи в Италии. Первые формы цветной капусты обладали желтоватой и зеленоватой головкой. Впоследствии появились белые и ярко-белые формы, которые несут до пяти рецессивных генов ярко-белой окраски. В XIV веке отдельные сорта цветной капусты начали выращивать во Франции, Италии, Голландии и Англии.

Капуста брокколи содержит сераорганические соединения, фенолы, витамины, минералы и другие фитокомпоненты. Соотношение этих составляющих обуславливает диетические и лечебно-профилактические свойства брокколи. Обладает антиоксидантными свойствами [3] и антимикробной активностью [4]. Потребление брокколи снижает риск развития определенных видов раковых [5,6] и сердечно-сосудистых заболеваний [7,8]. Цветная капуста во многом сходна по биохимическому составу с брокколи. В ней содержатся полноценные по аминокислотному составу белки, а благодаря наличию глюкозинолатов, метионина и холина она рекомендована лицам с заболеваниями печени, атеросклерозом и диабетом [9,10].

Головки цветной капусты содержат 8–12% сухого вещества, 1,7–4,2% сахаров, 1,6–2,5% белка, в среднем 48 мг/100 г аскорбиновой кислоты. Головки брокколи имеют более ценный состав по сравнению с цветной капустой. Брокколи содержит 10-16% сухого вещества, 2,3–8,4% сахаров, 1,9–4,2% белка, в среднем 89,2 мг/100 г аскорбиновой кислоты. Цветная капуста и брокколи богаты витаминами В1, В2, В3, B5, B6, B9, РР; солями калия, натрия, кальция, магния, железа, фосфора. Необходимость использования капустных культур в качестве ежедневной пищи описана во многих работах [11,12,13].

Мировая коллекция вида B. oleracea ВИР включает 2470 образцов из 95 стран, в том числе 670 образцов цветной капусты, 126 образцов брокколи. В ходе многолетних исследований коллекции капусты ВИР изучено более 80% образцов коллекции, определены особенности накопления основных элементов биохимического состава в зависимости от ботанической принадлежности, географического происхождения и распространения каждой культуры и сортотипа. Исследование химических элементов в рас- тительном сырье актуально как с теоретической, так и с практической точки зрения. Химические составляющие нативных комплексов растений могут быть использованы в качестве лекарственных и профилактических средств в терапии различных заболеваний, а также как маркеры и индикаторы при проведении биогеохимических, экологических и фитохимических исследований. Накопление отдельных элементов могут рассматриваться как проявление видоспецифичности растений. Кроме того, существует корреляция между концентрацией отдельных элементов растительной ткани и накоплением биологически активных веществ различного физиологического действия [14]. В последние годы новый методический подход, основанный на самом полном описании метаболитного профиля, т.е. его качественной и количественной характеристики, приобрел особую важность в физиологических исследованиях живых объектов. Согласно современным представлениям, метаболитный профиль есть суммарный результат деятельности клетки на молекулярно-генетическом и биохимическом уровнях. Анализ метаболомных профилей позволяет идентифицировать определенное число биохимических маркеров, отражающих активность биологических процессов, в том числе окультуривания и стрессовых факторов окружающей среды. Анализируя полученные метаболические профили, можно получить своеобразный «отпечаток» (fingerprint), отражающий физиологическое (метаболическое) состояние организма. Современные методы исследования биохимических соединений (хроматография с масс-спектрометрией и др.) позволяют изучить метаболиты, в том числе вещества, имеющие питательное и кормовое значение и др., в динамике, а также в различных условиях произрастания [15,16,17]. Таким образом, метаболомный подход к исследованию биохимического состава пищевых, кормовых и других культур с использованием газовой хромато-графии/масс-спектрометрии дает уникальную возможность определения количественного и качественного состава метаболитов. Такой подход позволит получить новые данные о биохимическом составе интересующих нас культур, сравнить хозяйственно-ценные признаки разных образцов. Исследовательские работы по изучению метаболомного профиля и вторичных метаболитов цветной капусты, при выращивании в различных условиях, проводились в Италии и Южной Корее [18,19]. Также проводятся исследования по метаболитному профилированию глюкозинолатов в брокколи и цветной капусте, с использованием жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии [20,21]. Исследования, посвященные изучению профилей химических соединений, связанных с пищевыми и диетическими показателями качества, с использованием репрезентативной выборки образцов мировой коллекции брокколи и цветной капусты ВИР, отражающей разнообразие культуры, ранее не проводились.

Материал, место, методика исследований

Материал исследования включал 30 образцов капусты брокколи и 35 образцов цветной капусты из стержневой коллекции (табл. 1). Образцы капусты выращивали на научно-производственной базе «Пушкинские и Павловские лаборатории ВИР» (Санкт-Петербург), биохимический анализ проводили в лаборатории биохимии и молекулярной биологии ВИР. Подготовку проб осуществляли следующим образом: анализировали свежий материал, 5 растений каждого образца. Аскорбиновую кислоту определяли титрованием краской Тильманса [22]. Остальные компоненты определяли с помощью газовой хроматографии/масс-спектрометрии (ГХ-МС анализ).

Таблица 1. Образцы брокколи и цветной капусты Table 1. Accessions of broccoli and cauliflower

№ каталога	Название	Происхождение
Брокколи
к-190	Green Sprouting early strain	США
к-192	Green Sprouting 47	США
к-196	Coastle 57051A	Канада
к-212	Coastle 87038	Канада
к-252	Тонус	ВНИИССОК
к-276	Бонанза	США
к-284	Hybrid Express Corona	Япония
к-290	Дэнди Эрли (F 1 )	Япония
к-292	Emerald City (F 1 )	Япония
к-295	Southern Comet Hybrid	Япония
к-296	Cape Queen (F 1 )	Япония
к-297	Marathon (F 1 )	Япония
к-298	Everest (F 1 )	Канада
к-299	Comanche (F 1 )	Япония
к-300	Senshi (F 1 )	Япония
к-301	Triathlon (F 1 )	Япония
к-302	El Centro	Великобритания
к-304	Decathlon (F 1 )	Нидерланды
к-305	Monterey (F 1 )	Япония
к-306	Pentathlon (F 1 )	Япония
к-309	Medway (F 1 )	Нидерланды
к-310	Nutri-bud	США
вр.к-159	Sureen	Нидерланды
вр.к-194	Fordhook Late Hybrid	Новая Зеландия
вр.к-326	Patriot (F 1 )	Япония
вр.к-332	Agassi (F 1 )	Нидерланды
вр.к-333	25-91 RZ	Нидерланды
вр.к-335	OPV-12317	Испания
вр.к-347	Brodway (F 1 )	Нидерланды
вр.к-350	Furio	Нидерланды
Цветная капуста
к-30	Geant Donois	Франция
к-457	Rezord	Нидерланды
к-517	Erfurter Zwerg	Германия
к-534	Датский рынок	Германия
к-540	Early Masterpiece	Нидерланды
к-568	Dippes Erfolg	Германия
к-576	Снежинка	Россия
к-584	Nano precocissimo di Jesi	Италия
к-591	Ерфуртско джудже	Болгария
к-605	Stella Nova	Дания
к-606	Bola de Nieve	Аргентина
к-609	Cambridge #6	Великобритания
к-622	Stupicky obrovsky	Чехия
к-652	Fruhernte	Германия
к-655	Garant	Дания
к-673	Indian Star	Индия
к-678	Sakigake № 1	Япония
к-690	Yarralong 30	Австралия
к-699	Pusa Katki	Индия
к-709	Sitta	Германия
к-733	Aristokrat	Германия
к-759	Вартбуглард	Германия
к-774	Manly	Великобритания
к-784	Blancato SB introduction	Нидерланды
к-814	Masuda Nakate	Япония
к-834	Montalbo	Нидерланды
к-838	Roba	Германия
к-854	Позднеспелая 4	Китая
к-855	Gigante de Napoles	Аргентина
к-880	Alpha Maveron	Нидерланды
к-904	Globe	Индия
к-933	Clivia	Германия
к-947	Szentesi korai	Венгрия
к-1017	June Monarch	Великобритания
к-1091	Aristo	Чехия

ГХ-МС исследование реализовано по протоколу анализа триметилсилильных производных, разработанному в БИН РАН. Растительный материал экстрагировали этанолом, затем выпаривали досуха на установке CentriVapConcentrator фирмы «Labconco» (США). Сухой остаток растворяли в пиридине, содержащем 1000 ppm трикозана, используемого в качестве внутреннего стандарта, затем вводили 20 мкл BSTFA ([N,О-бис-(триметил-силил)трифторацетамид]) (Supelco (US)). Для обеспечения достаточной полноты протекания реакции силилиро-вания, виалы выдерживали в течение 15 мин при температуре 100°С в специальном термоблоке. Образцы исследовали на хромато-масс-спектрометре фирмы Agilent 6850 с масс-селективным детектором Agilent 5975 D. Хроматографическое разделение проводили на капиллярной колонке Agilent HP-5MS, длиной 30 м, внутренним диаметром 0.25 мм и толщиной пленки неподвижной фазы 0.25 мкм в режиме линейного программирования температуры от 70° до 325° со скоростью 6°/мин. (50 мин), газ-носитель – гелий. Анализ проводился в режиме постоянства скорости газового потока через колонку (1 мл/мин). Температура испарителя 300°С, деление потока при вводе проб 1:20. Сканирование масс-спектров от 50 до 1050 а.е.м. со скоростью 2 скана/сек. Хроматограммы образцов регистрировали по полному ионному току.

Полученные результаты обрабатывались с помощью программы “UniChrom”, “AMDIS” и библиотек масс спектров NIST 2010, а также in-house библиотек Научного парка Санкт-Петербургского университета и Ботанического института Российской академии наук им. В.Л. Комарова [23]. Все данные представлены на сырое вещество.

Результаты

В результате ГХ-МС исследования установлено 136 компонентов биохимического состава образцов, взятых в изучение.

Идентифицировано 95 компонентов из групп органических кислот, свободных аминокислот, в том числе незаменимых, жирных кислот, в том числе незаменимых, многоатомных спиртов, сахаров, а также фенолсодержащих соединений, нуклеозидов и др.

Углеводный состав

80% сухого вещества капусты представлено углеводным комплексом, состоящим из сахара, крахмала, клетчатки, гемицеллюлозы и пектиновых веществ. Углеводный комплекс цветной капусты представлен 15 сахарами, у брокколи 13 сахарами. Содержание сахаров в брокколи (табл. 2) в среднем составило 1,82% (от 0,4 до 8,3%), в цветной капусте в среднем составило 2,35% (от 1,23 до 5,1%). Основная часть сахаров – это моносахара: у брокколи 1,56% (от 0,36 до 6,92%), у цветной 2,04 (от 1,06 до 3,9%). Олигосахара представлены дисахарами – сахарозой, мальтозой и рутинозой, трисахарами – раффинозой, тетрасахаром – стахиозой. Сумма олигосахаров, главным образом дисахаров, была примерно равна, у брокколи – 0,33% 0,32% (от 0,12 до 0,94 %), у цветной 0,33% (от 0,13 до 1,15%). Наблюдались различия в составе моносахаров и олигосахаров у брокколи и цветной капусты. Высокое суммарное содержание сахаров (более 4,0%) у позднеспелых образцов брокколи, у цветной капусты высокое суммарное содержание сахаров (более 3,0%) у скороспелых образцов. В брокколи в большем количестве встречалась фруктоза (0,72%), в цветной капусте было обнаружено больше глюкозы (0,77%). У части образцов цветной капусты были обнаружены трисахара (раффиноза) и тетрасахара (стахиоза). В целом, у изученных образцов идентифицировано 15 моно- и олигосахаров. Общими для всех образцов брокколи и цветной оказались фруктоза, глюко-

Таблица 2. Состав и содержание сахаров в брокколи и цветной капустах, в % Table 2. Composition and sugar content in broccoli and cauliflower, in %

	Брокколи (13)	Цветная (15)
Фруктоза	0,721±0,494*	0,476±0,48
Глюкоза	0,412±0,341*	0,777±0,177
Манноза	0,298±0,313*	0,448±0,319
Сорбоза	0,075±0,074	0,071±0,042
Галактоза	0,056±0,044*	0,267± 0,331
Ксилоза	0,01	0,006±0,008
Рибоза	0,003±0,003	0,003±0,003
Рамноза	0,002*	следы
Ликсоза	0,001±0,001	0,001±0,001
Арабиноза	0,001	0,001
Альтроза	следы	0,01±0,005*
Моносахара	1,56±1,27	2,04±0,61
Сахароза	0,315±0,307	0,305±0,197
Мальтоза	0,003	0,007±0,006
Рутиноза	следы	0,002±0,001*
Дисахара	0,317±0,311	0,315±0,204
Раффиноза	0,002±0,002	0,001±0,001
Трисахара	0,002±0,002	0,001±0,001
Стахиоза	следы	0,001*
Тетрасахара	-	0,001
Сумма	1,819±1,464	2,35±0,75

• 1    – среднее значение

• 2    – стандартное отклонение

* – показатели, по которым найдены достоверные различия между изучаемыми группами образцов при 5% уровне значимости.

за, манноза, галактоза, сорбоза, сахароза и раффиноза. У брокколи 70% образцов содержали ликсозу. Отдельные образцы брокколи и цветной капусты содержали рибозу, арабинозу, раманозу, арабинозу, мальтозу, рутинозу и стахиозу.

Таблица 3. Состав и содержание метаболически активные производные сахаров в брокколи и цветной капусте, в мг/100 г Table 3. Composition and content of metabolically active sugar derivatives in broccoli and cauliflower, in mg/100 g

	Брокколи	Цветная
Треоно-1,4-лактон	1,75±0,8*	0,3±0,11
Эритроно-1,4-лактон	2,2±1,5*	0,31±0,13
Глицерол-3-фосфат	8,06±13,81*	1,13±0,45
Глюкозо-1-фосфат	следы	2,22±0,87*
Фруктозо-6-фосфат	3,02±0,93	1,05±0,3
Метилглюкозид	2,96±1,85*	следы
Метилглюкофуранозид	1,81±1,44	4,63±1,01
Метиларбутин	14,93±12,23*	следы
Сумма	34,73±32,57	9,64±2,87

• 1    – среднее значение

• 2    – стандартное отклонение

* – показатели, по которым найдены достоверные различия между изучаемыми группами образцов при 5% уровне значимости.

Определены метаболически активные производные сахаров – лактонные (треоно-1,4 лактон, эритроно-1,4-лактон), фосфатные (глицерол-3-фосфат, глюкоза-1-фос-фат, фруктозо-6-фосфат) и метильные формы (метилглю-козид, метилпентафуранозид, метиларбутин). Суммарное содержание производных сахаров в брокколи составило 34,73 мг/100 г (от 6,1 до 137,6 мг/100 г), а в цветной капусте – 9,64 мг/100 г (от 1,3 до 94,3 мг/100 г) (табл. 3).

Органические кислоты

Капустные культуры обладают повышенным содержанием органических кислот в форме солей и свободном виде. Органические кислоты являются активными метаболитами углеводного обмена, обладают дезинфицирующей функцией, участвуют в процессах пищеварения, придают продуктам более яркий вкус. Они являются основными и промежуточными продуктами основных путей обмена веществ, играют защитную роль от биотических и абиотических факторов внешней среды [24]. Установлены общие для всех образцов 19 органических кислот, при этом 14 часто встречающиеся (табл. 4).

Таблица 4. Состав и содержание органических кислот в брокколи и цветной капусте, в мг/100 г

Table 4. Composition and content of organic acids in broccoli and cauliflower, in mg/100 g

	Брокколи (19)	Цветная (19)
Яблочная	80,32±52,02*	134,54±56,76
Аскорбин. к-та	56,19±26,27*	26,71±4,02
Фосфорная	25,88±23,01*	15,92±6,61
Треоновая	24,49±18,86*	4,57±1,98
Лимонная	20,57±17,82	25,01±17,21
Янтарная	7,45±5,37*	3,51±1,82
Молочная	6,71±3,46*	2,18±0,71
Глицериновая	6,55±5,41*	2,54±2,28
Метилмалоновая	6,39	0,89
Рибоновая	6,36±5,83*	2,5±1,72
Глюконовая	5,64±6,48*	2,05±0,87
Щавелевая	3,03±1,88*	0,67±0,44
Абиетиновая	2,92±1,51	следы
Пировиноградная	2,3±5,94	0,29±0,1
Фумаровая	1,28±1,59	0,95±1,17
Винная	1,24±0,64*	0,14±0,06
Азелаиновая	1,19±1,27*	следы
Малеиновая	1,09±4,65	0,63±0,46
Мезоксалевая	0,09±0,02*	следы
Аконитовая	следы	0,22±0,07*
Глюкуроновая	следы	0,28*
Галактуроновая	следы	0,31*
Сумма	257,39±182,1	223,3±97,61

• 1    – среднее значение

• 2    – стандартное отклонение

* – показатели, по которым найдены достоверные различия между изучаемыми группами образцов при 5% уровне значимости.

В целом соотношение кислот в цветной капусте и брокколи различалось. Количество яблочной и лимонной кислоты наблюдалось в 1,5 раза выше в цветной капусте (яблочной: 134,54 и 80,32 мг/100г; лимонной: 25,01 и 20,57 мг/100г), а аскорбиновой кислоты, фосфорной, треоновой было выше в брокколи (аскорбиновая: 26,71 и 56,19 мг/100г; фосфорная: 15,98 и 25,88 мг/100г; треоновая: 4,57 и 24,49 мг/100г). Рибоновая, глюконовая и эритроновая кислоты отражают процессы окисления соответствующих сахаров. Глицериновая кислота опосредовано характеризует процессы окисления триглицеридов жирных кислот. Молочная и винная кислоты – продукты гликолиза. Пировиноградная кислота участвует в обмене аминокислот. Щавелевая кислота – одна из самых распространенных продуктов обмена веществ, в брокколи ее содержалось в среднем 3,03 мг/100 г (диапазон изменчивости от 1,01 до 8,9 мг/100 г). В цветной капусте в подавляющем количестве определялись кислоты, составляющие процессы клеточного дыхания, в том числе цикла Кребса (яблочная, лимонная, аконитовая). Кроме того, идентифицированы лактонные и фосфатные формы кислот. Лактонные (треоно-1,4-лактон, глюконовая кислота-1,4-лактон) – биологически активные формы органических кислот, способные к связыванию тяжелых металлов, защищающие клетку от повреждения внешними факторами. Наличие фосфатных форм (глюконовая кислота-6-фос-фат) отражает активность процессов обмена в растении [25,26].

Содержание органических кислот в образцах брокколи в среднем составило 0,26% или 257,39 мг/100 г, при диапазоне колебаний от 0,11 до 0,53% (108,8 и 529,16 мг/100 г, соответственно), в цветной капусте суммарные показатели кислот были чуть ниже – 0,22% или 223,3 мг/100 г, а диапазон – от 0,07 до 0,48% (74,12 и 478,04 мг/100 г, соответственно). Наибольшее количество органических кислот отмечено у представителей двух позднеспелых образцов брокколи: Furio (0,53%) и Pentathlon (F1) (0,48%). У цветной капусты у трех образцов европейской селекции: Aristokrat (0,48%), June Monarch (0,47%) и Seoul (0,44%)

Фенольные соединения.

В брокколи найдены 15 летучих фенольных соединений (ФС): феруловая, гидроксикоричная, хлорогеновая, салициловая, 2,3-дигидроксибензойная никотиновая, бензойная, кофейная кислоты,конифериловый спирт, амирин, байкалин и токоферол. Семь относились к органическим кислотам (никотиновая, хинная, феруловая, кофейная, синаповая, хлорогеновая и др.), одно – к витаминам (токоферол).

В цветной капусте найдено только 5 фенольных соединений: хинная, хлорогеновая, никотиновая, кофейная кислоты и токоферол. ФС являются биологически активными веществами и участвуют в процессах дыхания, фотосинтеза, в формировании иммунитета и т.п. Суммарное содержание ФС в капусте брокколи изменялось в пределах от 13,4 до 121,2 мг/100 г, в цветной капусте этот диапазон от 5,3 до 33,8 мг/100 г (табл. 5). Основным ФС в этих капуст является хинная кислота, содержание которой составляет до 90% ФС. Отдельные образцы цветной капусты содержали кофейную кислоту и токоферол. Шикимовая кислота является показателем активности шикиматного пути синтеза ФС, концентрация которых изменяется в зависимости от силы воздействия факторов внешней среды на растение [24]. Наиболее высоким накоплением ФС в нашем исследовании выделились образец брокколи японской селекции Pentathlon (F 1 ), среднее содержание – 121,2 мг/100 г и образец цветной капусты китайской селекции Позднеспелая 4, среднее содержание – 33,8 мг/100 г.

Таблица 5. Состав и содержание фенольных соединений в брокколи и цветной капусте, в мг/100 г

Table 5. Composition and content of phenolic compounds broccoli and cauliflower, in mg/100 g

	Брокколи (15)	Цветная (5)
Хинная	34,99±26,41*	14,96±5,99
Синаповая	3,36±2,41*	следы
Шикимовая	2,97±3,15*	следы
Конифериловый спирт	2,35±3,31*	следы
Феруловая	1,91±1,49*	следы
Гидроксикоричная	1,69±1,83*	следы
Хлорогеновая	1,62±1,57*	0,36±0,16
Салициловая	1,35±1,15*	следы
Амирин	0,80±0,17*	следы
2,3-дигидроксибензойная	0,41±0,88*	следы
Байкалин	0,41±0,48*	следы
Никотиновая	0,34±0,27*	0,09±0,01
Бензойная	0,27±0,27*	следы
Кофейная	0,16±0,32	0,17±0,09
Токоферол	0,12±0,07	0,09
Сумма	52,75±43,81	15,67±6,09

• 1    – среднее значение

• 2    – стандартное отклонение

* – показатели, по которым найдены достоверные различия между изучаемыми группами образцов при 5% уровне значимости.

Аминокислоты

Аминокислоты участвуют в обмене азотистых веществ (исходное соединение при биосинтезе гормонов, витаминов, медиаторов, пигментов, пуриновых и пиримидиновых оснований, алкалоидов и др.). В составе небелковых азотсодержащих соединений вида капуста огородная найдены 23 свободных аминокислоты, включая незаменимые. Диапазон изменчивости аминокислот в образцах брокколи варьировал от 12,5 до 651,4 мг/100 г (среднее значение – 154,86 мг/100г). Накопление свободных аминокислот в образцах цветной капусты отмечалось несколько ниже – 6,57 до 169,1 мг/100 г (среднее значение – 81,32 мг/100 г). Общими у изученных образцов были: оксипролин, глутамин, серин, пролин, аспарагин, аланин, глицин, глутаминовая, аспарагиновая, гамма-аминомаслянная и пипеколовая кислоты. Большая часть изученных образцов коллекции содержала орнитин. У отдельных образцов брокколи были обнаружен норлейцин и N ацетил серин, а отдельные образцы цветной капусты содержали норвалин (табл. 6).

Таблица 6. Состав и содержание свободных аминокислот в брокколи и цветной капусте, в мг/100 г Table 6. Composition and content of free amino acids in broccoli and cauliflower, in mg/100 g

	Брокколи (14)	Цветная (15)
Оксипролин	62,94±56,68*	6,31±4,31
Глутамин	27,84±40,26	22,68±18,32
Глутаминовая к-та	13,77±22,23	14,15±6,52
Серин	12,41±18,03*	7,09±3,38
Пролин	9,23±11,15*	2,61±2,14
Аспарагиновая к-та	8,28±10,61	15,31±7,17
Аспарагин	4,70±4,64	2,47±1,57
Аланин	4,53±8,96	4,87±2,79
Норлейцин	2,67±2,08*	0,11
Гамма-аминомасляная к-та	2,63±3,21*	0,82±0,71
Глицин	2,49±1,31*	0,51±0,33
Пипеколовая к-та	2,31±3,33	2,52±1,5
Орнитин	1,06±0,96*	0,56±0,35
N ацетил серин	0,86*	1,31±1,95
Сумма	154,86±183,18	81,32±51,04

1 – среднее значение

• 2    – стандартное отклонение

* – показатели, по которым найдены достоверные различия между изучаемыми группами образцов при 5% уровне значимости.

Установлены особенности накопления незаменимых аминокислот: все образцы брокколи и цветной капусты накапливали метионин, фенилаланин, треонин, валин, триптофан и лейцин. Отдельные изученные образцы брок-

Таблица 7. Состав и содержание незаменимых аминокислот в брокколи и цветной капусте, в мг/100 г

Table 7. Composition and content of essential amino acid in broccoli and cauliflower, in mg/100 g

	Брокколи (8)	Цветная (7)
Метионин	6,47±7,29*	0,15±0,11
Фенилаланин	4,27±2,67*	1,17±0,14
Треонин	3,67±4,76	2,34±1,58
Валин	3,32±3,47	2,46±1,1
Триптофан	3,11±2,27*	0,28±0,15
Лейцин	1,38±1,28*	0,26±0,12
Изолейцин	0,33±0,32*	-
Тирозин	0,24*	-
Сумма	22,55±22,06	6,67±3,2

1 – среднее значение

2 – стандартное отклонение

* – показатели, по которым найдены достоверные различия между изучаемыми группами образцов при 5% уровне значимости.

коли накапливали изолейцин и тирозин. Нами выделены три образца брокколи с высоким содержанием свободных аминокислот (более 300 мг/100 г): Pentathlon (F 1 ) (651,4 мг/100 г), Fordhook Late Hybrid (F 1 ) (424,66 мг/100 г), Emerald City (F 1 ) (305,12 мг/100г) (табл. 7). Также выделены три образца цветной капусты с высоким содержанием свободных аминокислот (более 150 мг/100 г): Sakigake № 1 (169,1 мг/100 г), Pusa Katki (168,4 мг/100 г), Позднеспелая 4 (156,1 мг/100 г)

Жирные кислоты.

Найдено 6 жирных кислот, которые в организме человека присутствуют в свободном состоянии и в составе нейтральных жиров, фосфолипидов и других соединений, являются основными структурными компонентами биологических мембран. Жирные кислоты участвуют в одном из важнейших процессов в организме – окислении жирных кислот, которое дает около половины всей энергии, необходимой человеку. Суммарное содержание свободных жирных кислот в брокколи варьировало от 0,78 до 85,3 мг/100 г (среднее значение – 53,21 мг/100 г)(табл. 8), в цветной капусте содержание немного ниже – от 1,46 до 23,04 мг/100 г, при этом среднее значение – 7,95 мг/100 г. Жирные кислоты, найденные нами, делятся на насыщенные (пальмитиновая, стеариновая), моно- и полиненасы-щенные (олеиновая (омега-9)), в том числе незаменимые линолевая и линоленовая (омега-3). Все образцы капусты содержали пальмитиновую, линоленовую, линолевую, стеариновую кислоты. Отдельные образцы цветной капусты содержали олеиновую и церотиновую кислоты. Образец японской селекции Southern Comet Hybrid отличался наиболее высоким содержанием свободных жирных кислот – 85,3 мг/100 г.

Таблица 8. Состав и содержание свободных жирных кислот в брокколи и цветной капусте, в мг/100 г

Table 8. Composition and content of free fatty acids in broccoli and cauliflower, in mg/100 g

	Брокколи (7)	Цветная (8)
Пальмитиновая	18,47±7,42*	2,24±1,18
Линоленовая	12,69±11,01*	3,02±2,02
Линолевая	9,24±6,59*	1,59±0,89
Стеариновая	4,68±2,18*	0,37±0,11
Олеиновая	2,97±3,21*	0,73±0,36
Ундециловая	1,39*	-
Гидрокси октодекановая	1,09 ±0,15*	-
Церотиновая	-	0,68*
Моно ацил глицерол пальмитиновой кислоты	4,07±2,91*	следы
Сумма	53,21±33,47	7,95±5,56

1 – среднее значение

2 – стандартное отклонение

* – показатели, по которым найдены достоверные различия между изучаемыми группами образцов при 5% уровне значимости.

Спирты

В образцах капусты найдено 10 многоатомных спиртов, восемь из которых относится к сахароспиртам (инозитол, глицерол, галактинол, сорбитол, эритритол, ксилитол, арабинитол), один – простейший стабильный аминоспирт (этаноламин) и одноненасыщенный дитерпеновый спирт – фитол (табл. 9). Содержание спиртов в образцах капусты брокколи варьировало от 32,46 до 403,34 мг/100 г (среднее значение – 169,11 мг/100 г). Накопление многоатомных спиртов в образцах цветной капусты отмечалось в несколько раз ниже – от 7,7 до 45,2 мг/100 г (среднее значение – 31,06 мг/100 г). Самым широко представленным многоатомным спиртом для образцов Brassica оказался мио-инозитол (B8, содержание которого доходило до 363,38 мг/100 г в брокколи и до 39,5 мг/100 г – в цветной капусте. В 25% образцов брокколи огородной был найден сорбитол (образцы канадской и японской селекции) и у отдельных образцов – арабинитол. Все образцы брокколи и цветной капусты содержали мио-инозитол, глицерол и галактинол. Высоким накоплением спиртов выделился образец Furio (403,7 мг/100 г), где главным компонентом выступал мио-инозитол.

Таблица 9. Состав и содержание спиртов в брокколи и цветной капусте, в мг/100 г Table 9. Composition and alcohol content in broccoli and cauliflower, in mg/ 100 g

	Брокколи (10)	Цветная (7)
Инозитол	147,81±103,4*	25,48±11,12
Глицерол	6,72±3,79*	1,07±0,35
Галактинол	4,16±2,89	2,08±0,81
Сорбитол	3,35±3,17*	0,86±0,25
Фитол	1,92±1,39*	0,64±0,23
Эритритол	1,41±1,47*	0,31±0,1
Этаноламин	1,35±2,15*	следы
Ксилитол	1,27±1,13	0,62±0,22
Арабинитол	1,12 ±0,55*	следы
Сумма	169,11±119,94	31,06±13,08

1 – среднее значение

2 – стандартное отклонение

* – показатели, по которым найдены достоверные различия между изучаемыми группами образцов при 5% уровне значимости.

Фитостеролы.

Фитoстepoлы являются широким классом растительных веществ (порядка 100 соединений), чрезвычайно близких по структуре животному продукту – холестерину [27]. Они являются натуральными компонентами клеточных мембран растений. Структура фитостеролов подобна структуре холестерина, и они могут легко связываться с желчными и жирными кислотами вместо холестерина, снижая тем самым сорбцию холестерина в просвете кишечника и улучшая выведение его из организма. В изученных образцах были идентифицированы два фитостерола: ситостерол и кампестерол. Содержание фитостеролов в брокколи варьировало от 4,75 до 51,3 мг/100 г (в среднем – 14,11 мг/100 г), в цветной в незначительных количествах (табл. 10). В изученных нами образцах наиболее высокое накопление фитостеролов отмечалось в четырех образцах (более 20 мг/100 г): Monterey (F 1 ) (51,3), Furio (28,75), Pentathlon (F 1 ) (25,5), Medway (F 1 ) (24,36).

Таблица 10. Состав и содержание фитостеролов спиртов в брокколи, в мг/100 г

Table 10. The composition and content of phytosterols

Таким образом, в результате проведенных нами исследований с использованием метаболомного профилирования были получены новые данные о биохимическом составе брокколи и цветной капусты. Исследованный сложный биохимический состав капусты огородной в пределах изученных разновидностей характеризует их как потенциально высокоценные (при этом роль и значение далеко не всех соединений в организации здорового питания человека известна), что подтверждает необходимость продолжения углубленного контроля биохимического состава растений при выведении новых сортов. Дана качественная и количественная характеристика капустных культур вида капуста огородная Brassica oleracea L. (брокколи и цветная капуста) по основным наиболее важным биохимическим признакам качества: сахара и их производные, свободные и незаменимые аминокислоты, органические кислоты, жирные кислоты, фенольные соединения, спирты, фитостеролы. Выявлены достоверные различия при p>0,05 между образцами цветной капусты и брокколи в накоплении сахаров (фруктоза, глюкоза, маноза, галактоза, рамноза, альтроза, рутиноза, стахиоза) и их производных (треоно-1,4-лактон, эритроно-1,4-лактон, гли-церол-3-фосфат, глюкозо-1-фосфат, метилглюкозид, метиларбутин); органических кислот (яблочная, аскорбиновая, фосфорная,треоновая, янтарная, молочная, рибоновая, глюконовая, метилмалоновая, щавелевая, абиетиновая, винная, азелаиновая, мезоксалевая, аконитовая, глюкуроновая, галактуроновая); большинству фенольных соединений; свободных аминокислот (оксипролин, серин, пролин, норлейцин, гамма-аминомасляная кислота, глицин, орнитин, N ацетил серин); незаменимых аминокислот (метионин, фенилаланин, триптофан, лейцин, изолейцин); жирных кислот; многоатомных спиртов (инозитол, глицерол, сорбитол, фитол, эритритол, этаноламин, арабинитол). Выделены образцы с высоким содержанием отдельных питательных и биологически активных веществ. Выявленные различия в биохимическом составе позволяют обосновать необходи- мость увеличения в питании человека доли отдельных разновидностей капусты, например, брокколи, которая обладает более ценным биохимическим составом, чем цветная капуста. Найдены образцы с оптимальным компонентным составом для сбалансированного питания человека, которые предлагается использовать в селекции на качество, в том числе получения сортов для здорового (функционального) и лечебно-профилактического питания, и расширения ассортимента и сортимента капустных культур в рационе питания населения РФ.

Об авторах:

Dmitrii A. Fateev – Researcher, ,

Alla E. Solovyeva – Cand. Sci. (Biology),

Senior Researcher, ,

Tatiana V. Shelenga – Cand. Sci. (Biology),

Senior Researcher, ,

Anna M. Artemyeva – Cand. Sci. (Agriculture),

Lieder Researcher, ,