Минеральная ценность плодов земляники садовой и жимолости синей

Введение. Земляника садовая ( Fragaria ananassa Duch.) является одной из самых культивируемых ягод в мире. Жимолость синяя ( Lonicera caerulea L.) имеет большое культурное и практическое значение в таких регионах, как Россия, Китай и Япония. Плоды данных культур содержат комплекс природных компонентов: витаминов, макро-, микроэлементов, полифенолов, органических кислот, пищевых волокон, пектиновых веществ, активных ферментов и других биологически активных соединений [1, 2], способствующих улучшению пищеварения, работе сердечно-сосудистой системы, повышению иммунитета, обладающих гепатопротекторны-ми, кардиопротекторными и противовоспалительными действиями [3, 4].

Химический состав плодов земляники и жимолости варьирует в зависимости от генетических факторов (сорта), климатических условий, а также агротехнических приемов выращивания [5]. При этом сорта демонстрируют существенные различия как в сахаро-кислотных индексах, содержании витамина С, полифенолов, так и в минеральном составе. Различия в усвоении и транспорте минеральных элементов и их потребности у разных сортов земляники и жимолости влияет на их содержание в плодах.

К настоящему времени известно, что уровни отдельных элементов тесно связаны с развитием и качественными характеристиками плодов. Так, содержание K и Fe в плодах жимолости коррелирует с величиной растворимых сухих веществ (r = 0,780 и r = 0,828 соответственно), а уровни K, Mg и Fe влияют на выход сока (r = -0,860, r = -0,828 и r = -0,876 соответственно) [6]. Повышенные ровни Se и Zn в землянике способствуют накоплению витамина С и сахаров в ее плодах [7]. Уровень кислотности в ягодах снижается с увеличением концентрации Ca

• [ 8]. По мере повышения содержания Ca и K в ягодах земляники садовой увеличивается вегетативный рост, включая количество и площадь листьев, а также общее содержание хлорофилла [9]. Содержание K в плодах жимолости синей отрицательно коррелирует (при p < 0,01) с энергией прорастания семян [10].

Литературных данных по исследованию комплекса макро- и микроэлементов в плодах земляники садовой и жимолости синей в настоящее время недостаточно для полной оценки их минерального состава как с точки зрения сортовых особенностей культуры, так и пользы для организма человека в обеспечении физиологических потребностей в минеральных веществах. Минеральные элементы, являясь незаменимыми нутриентами пищи, играют важную роль в метаболических процессах организма человека.

Цель исследования – определение минерального состава плодов земляники садовой и жимолости синей с последующим выявлением сортов повышенной минеральной ценности.

Задачи: изучить макро- и микроэлементный состав плодов земляники садовой и жимолости синей.

Объекты и методы. Объекты исследования – плоды земляники садовой сортов Форсаж, Первоклассница, Орлец; плоды жимолости синей сортов Полянка Котова, Югана, Сильгинка Свердловской селекционной станции садоводства УрФАНИЦ УрО РАН. Культуры произрастали в paвныx агроклиматических ycлoвияx. Климат Свердловской области континентальный; почва участков дерново-подзолистая, тяжелосуглинистая; агротехника возделывания традиционная, экстенсивная, без орошения и применения удобрений.

Отбор проб плодов проводили в период их массового созревания. Содержание макро- и микроэлементов определяли с использованием эмиссионного спектрометра с индуктивносвязанной плазмой iCAP 7200 DUO с программным обеспечением iTEVA iCAP Software (США) по МУК 4.1.1482-03 и МУК 4.1.1483-03. Все измерения выполняли в трех параллельных определениях. Удовлетворение суточной потребности в минералах за счет включения в рацион плодов сопоставляли с нормами их потребления согласно МР 2.3.1.0253-21.

Результаты и их обсуждение. Концентрация макроэлементов в органах растений хотя и колеблется в зависимости от вида, но находится в близких пределах. По содержанию микроэлементов виды растений могут различаться весьма значительно [11].

В исследуемых сортах земляники был выявлен 21 минеральный элемент (табл.), 18 элементов определено во всех ягодах и представ- лено в ряду: K > P > Cа > Mg > Si > Fe > Na > Mn > Ba ≥ Ti > Sr > B > Zn > Cu > Ni > Cr > Mo > Co. В плодах жимолости установлено 17 элементов, 15 из них обнаружено во всех сортообразцах и сгруппировано в убывающем ряду: K > P > Cа > Mg > Si > Fe > Mn > B ≥ Al > Ba ≥ Zn ≥ Ni > Sr > Cu > Ti.

В плодах обеих культур уровни As, Hg, Cd, Pb были ниже пределов их обнаружения применяемым методом исследования.

Нами определено, что при одинаковыx агроклиматических условиях выращивания плоды земляники в ракурсе сравнения средних величин содержали больше Ca (на 57 %), P (на 35 %), Mg (на 23 %), Ti (в 15,6 раз), Fe (в 6,6 раза), Si (в 4,2 раза), Ba (до 2 раз), Sr (в 1,6 раза), Mn (на 20 %), Zn (на 10,7 %) на фоне присутствия Na, Co, Cr; плоды жимолости – больше К (на 26 %), Ni (в 2,7 раза), Cu (на 17 %).

Минеральный состав плодов исследованных культур Mineral composition of fruits of the studied crops

1— CD CD О	Литературные данные [14, 17–20]*, [1, 2, 6, 22]**	Содержание, мг/кг сырой массы
		Земляника садовая			Жимолость синяя
		Форсаж	Первоклассница	Орлец	Полянка Котова	Югана	Сильгинка
Макроэлементы
1	2	3	4	5	6	7	8
Ca	160–400* 165–3000**	205,0±9,3	141,2±6,4	266,1±13,7	196,0±8,7	196,1±7,2	192,6±7,6
Mg	76–524* 1,9–1220,0**	127,1±6,1	119,0±5,4	123,2±6,9	121,0±5,8	79,0±3,5	101,2±5,6
К	721–2510* 1207–2740**	1721,3±54,2	1478,4±44,8	1321,0±45,7	2428,0± 109,4	1358,2± 40,3	1905,2±70,3
Na	0–290* 0–168** [1, 2]	14,8±0,6	2,5±0,1	3,0±0,2	< 0,1
P	230–250* [14], 400* [15] 400** [23]	422,1±19,4	375,2±15,6	350,4±13,9	301,0±15,2	264,3±12,2	281,9±14,6
Микроэлементы
Al	* – 0,79** [23]	< 0,017	28,4±1,3	9,1±0,4	0,5±0,1	1,7±0,5	0,8±0,3
B	– 2,1** [23]	1,22±0,05	0,97±0,03	0,99±0,04	1,39±0,06	0,83±0,03	0,97±0,04
Ba	– 11–16** [10]	2,04±0,11	0,91±0,03	2,24±0,13	0,98±0,04	0,74±0,02	1,04±0,05

Окончание табл.

1	2	3	4	5	6
Co	0,017* [18] 0,003–0,14** [2, 10]	0,012±0,001	0,037±0,001	0,021±0,001	< 0,001
Cr	0,08* [18] 0,05–1,39** [2, 10]	0,019±0,001	0,280±0,012	0,170±0,008
Cu	0,03–0,99* 0,57–18,56**	0,34±0,01	0,51±0,02	0,52±0,02	0,58±0,03	0,49±0,02	0,53±0,03
Fe	0,2–13,4* 0,4–160,0**	3,5±0,1	39,1±1,7	15,9±0,8	2,0±0,1	4,5±0,2	2,4±0,1
Mn	2,8–3,6* 1,4–16,3**	1,84±0,07	2,16±0,09	1,64±0,06	1,47±0,05	1,62±0,05	1,42±0,06
Mo	* – 0,05–0,46** [10]	0,110±0,004	0,043±0,001	0,018±0,001	0,011±0,001	< 0,001	0,009±0,001
Ni	0,006–0,032* [20] 0,25–2,20**	0,13±0,01	0,37±0,02	0,32±0,01	0,54±0,02	0,89±0,03	0,79±0,03
Se	0,000–0,033* 0,136** [23], 0,068** [24]	< 0,005		0,016±0,001	< 0,005	0,015±0,001	< 0,005
Si	* – 28,33** [23], 61–110** [10]	23,2±1,1	54,1±2,1	29,0±1,4	9,2±0,4	7,8±0,3	8,3±0,4
Sr	* – 1,62** [23], 11–24** [10]	1,43±0,06	0,77±0,03	1,01±0,05	0,63±0,03	0,65±0,03	0,69±0,03
Ti	* – 0,8–1,2** [10]	0,12±0,01	3,11±0,14	1,28±0,05	0,04±0,01	0,18±0,01	0,07±0,01
V	* – 0,24–0,29** [10]	< 0,001	0,12±0,01	0,04±0,01	< 0,001
Zn	0,1–2,2* 1,2–15,9**	0,87±0,04	0,94±0,04	0,81±0,03	0,75±0,03	0,81±0,04	0,80±0,03

Примечание: «*» – данные указаны для плодов земляники садовой; «**» – данные указаны для плодов жимолости синей; «–» – отсутствие данных.

У исследуемых плодов земляники садовой наблюдались межсортовые различия в накоплении минеральных веществ. Так, содержание Ca варьировало в пределах 88 % – от 141,2 (Первоклассница) до 266,1 мг/кг (Орлец), не достигая в первом случае нижней границы интервала сравнения. Известно, что почва является основным источником Ca, где он связан с частицами глины и органическим веществом или существует в виде минерала карбоната кальция [12]. Ca помогает продлить срок хранения плодов земляники, поддерживая клеточную стенку, замедляя созревание и снижая клеточное дыхание [13].

Концентрации Mg имели меньшую вариативность (в пределах 7 %) – от 119,0 (Первоклассница) до 127,1 мг/кг (Форсаж). Уровни К изменялись от 1321,0 (Орлец) до 1721,3 мг/кг (Форсаж) с колебанием величины показателя 30 %. Несмотря на то, что содержание Р в ягодах земляники садовой описано в единичных научных трудах [14, 15], полученные нами результаты по данному макроэлементу были сопоставимы с известными сведениями и находились в диапазоне от 350,4 (Орлец) до 422,1 мг/кг (Форсаж). Величина Na в ягодах по сортам колебалась значительно (до 6 раз) – от 2,5 (Первоклассница) до 14,8 мг/кг (Форсаж).

Литературные данные по накоплению отдельных щелочноземельных (Ba, Sr), переходных (Al, Co, Cr, Ti, V) металлов, а также металлоидов (B, Si), относящихся также к условно эссенциальным элементам или минеральным веществам с малоизученной ролью, в плодах земляники садовой и жимолости синей либо отсутствуют, либо встречаются в редких научных публикациях. В этой связи полученные нами результаты позволяют уточнить и дополнить справочные сведения о содержании последних в плодах данных культур.

Межсортовые различия между верхними и нижними величинами концентраций Al, Ba, Co, Ni, Si, Sr, V в плодах земляники доходили до 2– 3 раз. Относительно высокое содержание Al (28,4 мг/кг), Co (0,037 мг/кг), Ni (0,37 мг/кг), Si (54,1 мг/кг), V (0,12 мг/кг) выявлено в ягодах сорта Первоклассница, Ba (2,24 мг/кг) – в плодах Орлец, Sr (1,43 мг/кг) – в сортообразце Форсаж. Наибольшим колебаниям были подвержены уровни Ti, Cr, Fe, Mo в ягодах изучаемых сортов. Так, содержание Ti в плодах земляники Первоклассница было в 25 раз выше, чем в сортообразце Форсаж, Cr – до 15 раз, Fe – до 11 раз. Концентрация Mo в ягодах сорта Форсаж была в 6 раз выше, чем в сорте Орлец.

Межсортовая вариативность величин B, Cu, Mn, Zn в ягодах земляники садовой была менее выражена. Так, содержание В на уровне 1,22 мг/кг в плодах Форсаж было на 25,8 % выше, чем в сорте Первоклассница (0,97 мг/кг). Концентрация Cu (0,51–0,52 мг/кг) в сортах Первоклассница и Орлец превысила величину микроэлемента в плодах Форсаж (0,34 мг/кг) на 53 %. Уровни Mn и Zn в ягодах Первоклассница были выше на 31,7 и 16,0 % соответственно, чем в плодах Орлец.

Была отмечена избирательная способность земляники сорта Форсаж к аккумуляции Al, Se, V, сорта Первоклассница – к накоплению Se, уровни которых были ниже пределов их обнаружения применяемым методом исследования.

Содержание Cu, Fe, Zn, Se, необходимых для нормального протекания многих биохимических процессов в растениях, особенно для функционирования ферментных систем [16], в ягодах земляники садовой изучаемых сортов было сопоставимо с литературными данными. Содержание Mn в плодах земляники всех сортов несколько уступало рассматриваемым величинам диапазона сравнения.

Нами установлено, что в плодах жимолости синей в наибольших количествах содержались жизненно важные для растения макроэлементы – K, P, Ca, Mg. Концентрация Na во всех сортах была ниже предела его обнаружения применяемым методом исследования. В целом уровни всех макроэлементов были сопоставимы с литературными сведениями, характерными для культуры жимолости, возделываемой в условиях агроценоза [1, 2].

Общеизвестно, что зоны локальных геофизических и геохимических аномалий, оказывающих влияние на химический состав почв, почвенных вод, почвенного и приземного воздуха, также влияют на минеральный состав растений. Так, в плодах алтайского подвида жимолости синей из зоны сгущения активных тектонических разломов в долине р. Кызыл-Ярык (Горный Алтай) концентрации (мг/кг воздушносухого вещества) Ca доходят до 2700–3000, Mg – 1100–1300, К – 15000–23000, Na – 32–48, Р – 1700–2400, Mn – 12–22, Al – 17–20, B – 11–12 и т. д. [10].

Содержание Ca в плодах жимолости исследуемых сортов было относительно стабильным и находилось в пределах 192,6–196,1 мг/кг. Интервал концентраций Mg в плодах составил от 79,0 (Югана) до 121,0 мг/кг (Полянка Котова) с вариабельностью количественных характеристик до 53 %. Наибольшее содержание К (2428,0 мг/кг) и P (301,0 мг/кг) выявлено в сортообразце Полянка Котова, наименьшее – в Югана (1358,2 и 264,3 мг/кг соответственно) с разницей величин аналогичных показателей до 79 и 14 % соответственно.

Жизненно необходимые микроэлементы в плодах жимолости были представлены Cu, Fe, Mn, Mo, Se, Zn без резких сортовых различий в их концентрациях. Уровень Cu в плодах жимолости синей находился в диапазоне от 0,49 (Югана) до 0,58 мг/кг (Полянка Котова), при этом содержание элемента в сортах Югана и Силь-гинка было близко к величине нижней границы интервала сравнения. Относительно высокий уровень Fe (4,5 мг/кг) установлен в плодах сорта Югана, относительно низкий – в сорте Полянка Котова (2,0 мг/кг). Содержание Mn во всех сортах жимолости соответствовало нижнему пороговому значению справочных величин. Стоит отметить избирательную способность жимолости синей сорта Югана к накоплению в плодах Mo, сортов Полянка Котова и Сильгинка – к ак- кумуляции Se, величины которых в литературных обзорах представлены фрагментарными данными, что затрудняет оценку полученных нами результатов. Концентрации Zn во всех сортах жимолости (0,75–0,81 мг/кг) находились за пределами нижней границы интервала сравнения, но были выше в сортообразцах Югана и Сильгинка.

Уровни условно эссенциальных минеральных элементов Ni и В варьировали между сортами в пределах 65–67 %; Si – 18; Sr – 9,5 %. Содержание Ti в плодах жимолости сорта Югана (0,18 мг/кг) превысило его величину в плодах Полянка Котова в 4,5 раза.

Среди минеральных элементов с малоизученной ролью наибольшая межсортовая разница в концентрациях была выявлена у Al (до 2 раз) с максимальным накоплением микроэлемента в плодах Югана (1,7 мг/кг). Вариативность содержания Ва по сортам составила 40 % с преимущественным накоплением в сорте Силь-гинка (1,04 мг/кг).

Рост осведомленности потребителей о существенной пользе плодово-ягодной продукции, обладающей повышенной пищевой ценностью за счет содержания жизненно необходимых микронутриентов, в профилактике алиментарнозависимых заболеваний способствует увеличению покупательского спроса.

Небезызвестно, что одна порция (250 г) ягод земляники садовой позволяет обеспечить суточную потребность взрослого человека в Mg на 22,6 %; К и Fe – на 14–14,5; Ca – на 12,5; Cu – на 7,5; Zn и Na – на 3 %, порция плодов жимолости в среднем покрывает потребность человека в К – на 19,6 %; Fe и Cu – на 11–12,5; Ca и Mg – на 7–10; Zn и Na – на 4–5 % [1].

Исходя из наших исследований (рис.), при употреблении порции ягод земляники садовой того или иного сорта суточная потребность взрослого человека в макроэлементах может быть обеспечена не более, чем на 15 %, а именно: потребность в Р – от 12 (Орлец) до 15 % (Форсаж); К – от 9 (Орлец) до 12 % (Форсаж); Mg – в пределах 7–7,5 % (все сорта), Ca – от 3,5 (Первоклассница) до 6,5 % (Орлец).

Обеспеченность пищевого рациона эссенциальными и условно эссенциальными микроэлементами за счет включения порции ягод земляники с акцентом на сорт достаточно высока. Так, удовлетворение суточной потребности в V может составить от 67 (Орлец) до 200 %

(Первоклассница); в Cr – от 12 (Форсаж) до 175 % (Первоклассница); в Co – от 30 (Форсаж) до 92 % (Первоклассница); в Fe – от 9 (Форсаж) до 97 % (Первоклассница); в Si – от 19 (Форсаж) до 45 % (Первоклассница); в Mo – от 6 (Орлец) до 39 % (Форсаж).

Рассмотрим подробнее микроэлементы, обеспечивающие высокие уровни потребления. Известно, что V влияет на чувствительность клеток к инсулину, метаболизм тканей костей и зубов, работу сердечно-сосудистой системы. Он повышает обеспеченность тканей кислородом, катализирует окисление фосфолипидов в печени. Токсической дозой V при однократном приеме считается 0,25 мг, летальной – 2–4 мг. Антагонистами V являются Cr, Р и Mg, снижающие его токсическое действие [25].

Cr входит в состав фактора толерантности к глюкозе и потенцирует действие инсулина, также участвует в синтезе нуклеиновых кислот и регенеративных процессах. Токсическая доза Cr для человека – 200 мг, летальная – более 3,0 г [25].

Co участвует в процессах клеточного деления, синтезе белка, миелинизации нервных волокон, детоксикации ксенобиотиков. Порог токсичности Co составляет 500 мг, данные о летальной дозе отсутствуют [25].

Fe участвует в транспорте и депонировании кислорода с гемоглобином и миоглобином, в функционировании иммунной системы, формирует активные центры окислительно-восстановительных ферментов. Важно сказать, что полифенолы и фитаты плодов и ягод снижают биодоступность Fe, а витамин C, напротив, усиливает его усвоение. Верхний допустимый уровень потребления Fe – 200 мг/сут, летальная доза составляет 7–35 г [25].

Si входит в состав гликозоаминогликанов и стимулирует синтез коллагена и костной ткани, также участвует в обмене липидов. Порог токсичности Si составляет 500 мг, данные о летальной дозе отсутствуют [25].

Mo играет важную роль в процессе включения F в зубную эмаль, а также в стимуляции гемопоэза. Токсическая доза Mo для человека – 5 мг, летальная – 50 мг [25].

Принимая во внимание величины токсических доз рассмотренных выше микроэлементов, отметим, что употребление порции (250 г) ягод земляники садовой всех сортов является безопасным для здоровья человека.

% от рекомендуемой нормы потребления

• ■ «Орлец» ■ «Форсаж» ■ «Первоклассница»

А

Макроэлементы

% от рекомендуемой нормы потребления

■ «Сильгинка» «Югана» ■ «Полянка Котова»

Удовлетворение суточной потребности в минеральных веществах при употреблении 250 г плодов исследованных культур: А – земляники садовой; Б – жимолости синей Satisfaction of the daily requirement for minerals when consuming 250 g of fruits of the studied crops: A – garden strawberries; Б – blue honeysuckle

% от рекомендуемой нормы потребления

■ «Сильгинка» «Югана» «Полянка Котова»

Б

Окончание рис.

Удовлетворение суточной потребности в жизненно важном микроэлементе Mn за счет употребления порции ягод может составить от 20 (Орлец) до 27 % (Первоклассница). Mn участвует в репродуктивной функции, регуляции обмена витаминов С, Е, группы В, холина, Cu; необходим для синтеза коллагена; является компонентом ферментов антиоксидантной защиты [25].

Физиологическая потребность человека в Cu может быть обеспечена за счет употребления ягод от 8,5 (Форсаж) до 12,7 % (Первоклассница, Орлец), Se – 5,7 % (Орлец), Zn – в пределах 1,7–2,0 % (все сорта).

Таким образом, плоды земляники садовой сорта Первоклассница являются лучшим источником микроэлементов V, Cr, Fe, Co, Si, Mn, Cu и в перспективе могут использоваться как сырьевой компонент для производства специализированных продуктов питания.

Рассматривая плоды жимолости синей изучаемых сортов с позиции их минеральной ценности, определили, что суточная потребность взрослого человека в макроэлементах может быть обеспечена не более, чем на 17 %, а именно: потребность в К – от 10 (Югана) до 17 % (Полянка Котова), Р – от 9 (Югана) до 11 % (Полянка Котова), Mg – от 5 (Югана) до 7 % (Полянка Котова), Ca – до 5 % (все сорта).

По микроэлементам плоды жимолости следует отметить удовлетворение потребности человека в Mn (18–20 %) и Cu (12–14 %). Меньшая результативность была характерна для остальных микроэлементов. Так, потребность в Fe может быть обеспечена от 5 (Полянка Котова) до 11 % (Югана), в Si – от 6,5 (Югана) до 7,7 %

(Полянка Котова), Se – 5,4 % (Югана), Mo – в пределах 3–4 % (Сильгинка, Полянка Котова), Zn – в пределах 1,5–1,7 % (все сорта).

Установлено, что плодам жимолости сорта Полянка Котова присуща бо ́ льшая эффективность в удовлетворении суточной потребности человека в К, Р, Mg, Cu, Si, Mo на фоне остальных сортообразцов.

Подводя итог, заметим, что в сравнительном аспекте наибольшую пищевую ценность для потребителя представляют плоды земляники садовой, гарантирующие обеспечение потребности взрослого человека в большем количественном и качественном составе минеральных веществ.

Заключение. В ягодах земляники садовой выявлен 21 минеральный элемент, в плодах жимолости синей установлено 17 элементов, содержание которых варьировало в зависимости от сорта.

Впервые получены результаты по содержанию Al, B, Ba, Mo, Si, Sr, Ti, V в плодах исследуемых культур, выращенных в условиях агроценоза.

Источниками высокого накопления микроэлементов в плодах земляники садовой являются сорта Первоклассница (V, Cr, Fe, Co, Si, Mn, Cu) и Форсаж (Mo).

Относительно высокое суммарное накопление минеральных элементов установлено в плодах жимолости синей сортов Полянка Котова (К, Р, Mg, Cu, Si, Mo) и Югана (Fe, Mn, Se).

Результаты исследований важны для разработки направлений улучшения культуры земляники садовой и жимолости синей в регионе возделывания.