Минеральный состав отдельных сортов плодовых культур

Введение. Садоводство считается одной из приоритетных сфер сельскохозяйственной деятельности в Российской Федерации. Основной и наиболее распространенной плодовой культурой в нашей стране является яблоня ( Malus domestica Borkh.) [1], наряду с ней значительную долю рынка традиционно занимает и груша ( Pyrus communis L.) [2], плоды которых содержат сахара, органические кислоты, клетчатку, витамины, полифенольные, азотистые и пектиновые вещества, минеральные элементы и другие биологически активные соединения [3–6]. Плоды яблони и груши играют ключевую роль в питании человека с точки зрения обеспечения организма витаминами, минеральными и другими фитохимическими веществами [2].

Факторами, влияющими на концентрацию минеральных элементов во фруктах, служат: минеральный состав почвы, где они выращиваются, состав поливной воды, погодные условия, количество используемых удобрений и др. Немаловажными являются индивидуальные особенности сорта по поглощению и концентрации элементов в тканях [7, 8].

Макроэлементы (K, Mg, Na, Ca и P) необходимы для достижения высоких стабильных урожаев, формирования и сохранения качества плодовой продукции [9]. Так, P способствует развитию корней и цветению, K – устойчивости к болезням и стрессам, Na – повышению интенсивности фотосинтеза. Mg, преобразуя фосфорную кислоту, положительно влияет на пло-дообразование [10]. Ca участвует в строительстве клеточных стенок, повышает прочность тканей [9]. Микроэлементы (Mn, Zn, Fe, Cu и др.) участвуют в процессах фотосинтеза, дыхания, окислительно-восстановительных реакциях, входят в состав многих ферментных систем и др.

[11]. Относясь к незаменимым нутриентам пищи, минеральные вещества играют важную роль и в различных обменных процессах организма человека.

Яблоня и груша являются ведущими сельскохозяйственными плодовыми культурами, селекционное обновление сортимента которых становится все более активным во всем мире. По мере роста спроса на их плоды произошел сдвиг от традиционных, адаптированных к местным условиям сортов, к коммерчески доминирующим сортам, характеризующимся стабильной урожайностью, устойчивостью к болезням, привлекательным внешним видом и длительным сроком хранения плодов [12], но зачастую не обладающих необходимой комплексной адаптацией к стрессовым факторам региона выращивания, имеющих существенные технические недостатки и уступающих по вкусоароматическим свойствам и питательности [1, 12].

Единственным научным учреждением, специализирующимся на создании сортимента для плодоводства Среднего Урала, является Свердловская селекционная станция садоводства (СССС) УрФАНИЦ УрО РАН. Изучение минерального состава плодов яблони и груши, представленных в ее генетических коллекциях садовых культур, и отбор наиболее ценных сортооб-разцов, как признаковых источников для дальнейшего использования в селекционной работе, позволяет оптимизировать региональный сортимент уникальными отечественными сортами, а также закладывать продуктивные агроценозы в почвенно-климатических условиях Свердловской области. До настоящего времени минеральный состав плодовых культур селекции СССС изучен не был.

Цель исследования – изучить минеральную ценность плодовых культур районированных и коммерческих сортов в сравнительном аспекте.

Задачи исследования: изучить макро- и мик-роэлементный состав плодов яблони и груши.

Объекты и методы . Объектами изучения выступили:

– плоды яблонь и груш уральской селекции, произрастающие в условиях Уникальной научной установки (УНУ) «Генофонд плодовых, ягодных и декоративных культур на Среднем Урале», сортов осеннего (яблоки Данила, груши Гвидон, Добрянка) и зимнего (яблоки Первоуральская, Свердловчанин) сроков созревания. Подвой у яблонь сортов Данила и Свердловчанин семенной – сеянцы Ранетки Пурпуровой, у сорта Первоуральская – клоновый карликовый 63-396; у груш – сеянцы груши уссурийской, агротехника возделывания традиционная, экстенсивная, без орошения и удобрений;

– плоды яблонь и груш, реализуемые в торговой сети федерального значения «Магнит», сортов летнего (груша Вильямс), осеннего (яблоки Гала, груши Конференция, Форель) и зимнего (яблоки Ренет Симиренко, Ред Делишес) сроков созревания.

Отбор проб яблок и груш в условиях УНУ проводили с разных сторон полога согласно рекомендациям [11], в условиях торговой сети – согласно ГОСТ 34314-17. Содержание минеральных элементов определяли по МУК 4.1.1482-03 и МУК 4.1.1483-03 на спектрометре iCAP 7200 DUO с программным обеспечением iTEVA iCAP Software. Во всех плодах уровни тяжелых металлов As, Cd, Hg, Pb были ниже пределов их обнаружения применяемым методом исследования.

Все измерения выполняли в трех параллельных определениях. Математическую обработку данных осуществляли с помощью дисперсионного анализа (ANOVA) и определения критерия достоверно значимой разницы Тьюки (TukeyHSD).

Удовлетворение суточной потребности в минералах за счет включения в рацион плодовых культур соотносили с нормами их потребления согласно МР 2.3.1.0253-21.

Результаты и их обсуждение . На первом этапе исследований изучали минеральный состав плодов яблони. В результате выявлено 17 минеральных элементов (табл. 1), большинство из которых (11 элементов) определено во всех яблоках, что позволило расположить их в следующем убывающем ряду: K > P > Mg > Cа > Na > B > Fe > Al ≥ Zn > Mn > Cu. Впервые получены результаты по содержанию Te в плодах яблони. Соединения Ba, Cr, Ni, Si, Sr, Te были выявлены в отдельных сортах яблок.

Таблица 1

1— ZE О О	Литературные данные [2, 11, 13–17]	Данила	Первоуральская	Свердловчанин	Гала	Ренет Симиренко	Ред Делишес
1	2	3	4	5	6	7	8
Жизненно необходимые
Ca	10,3–190,0	62,8 ± 3,2a	67,2 ± 3,5b	25,1 ± 1,1c	10,3 ± 0,6d	8,5 ± 0,3е	0,11 ± 0,01f
Cu	0,05–9,90	0,18 ± 0,01a	0,21 ± 0,01b	0,23 ± 0,01b	0,15 ± 0,01c	0,17 ± 0,01a	0,10 ± 0,01d
Fe	0,7–83,6	0,77 ± 0,03a	0,67 ± 0,02b	0,71 ± 0,03c	0,52 ± 0,02d	0,28 ± 0,02е	0,08 ± 0,01f
К	330,0–1355,0	1064,0 ± 34,6a	583,1 ± 23,5b	758,2 ± 27,8c	158,4 ± 5,3d	1050,1 ± 29,8a	106,1 ± 4,2е
Mg	13,1–126,0	38,9 ± 1,7a	40,1 ± 1,9a	33,8 ± 1,2b	14,8 ± 0,6c	18,0 ± 0,7d	7,8 ± 0,3е
Mn	0,3–8,4	0,53 ± 0,02a	0,58 ± 0,02b	0,20 ± 0,01c	0,20 ± 0,01c	0,16 ± 0,01d	0,07± 0,01е
Na	0,0–25,0	4,16 ± 0,2a	1,21 ± 0,03b	3,60 ± 0,14c	0,67 ± 0,04d	1,15 ± 0,02е	0,52 ± 0,02f
P	21,0–130,0	115,0 ± 5,2a	95,5 ± 4,6b	85,9 ± 4,2c	80,5 ± 3,9d	98,0 ± 4,1b	90,7 ± 3,2е
Zn	0,39–33,00	0,51 ± 0,02a	0,18 ± 0,01b	0,39 ± 0,02c	0,42 ± 0,02c	0,13 ± 0,01d	0,32 ± 0,01е
Вероятно необходимые
B	2,34–17,96	2,02 ± 0,05a	1,10 ± 0,03b	1,72 ± 0,04c	1,47 ± 0,05d	1,64 ± 0,03е	2,64 ± 0,08f
Cr	0,00–0,57	< 0,001	0,0012 ± 0,0001	< 0,001
Ni	0,00–1,10	0,023 ± 0,001a	0,025 ± 0,001a	0,019 ± 0,001b	0,011 ± 0,001c	< 0,001
Si	10,3–14,1	0,76 ± 0,03a	< 0,05	0,23 ± 0,01b	1,02 ± 0,05c	0,22 ± 0,01b	0,43 ± 0,02d
Sr	0,13–2,38	0,370 ± 0,011a	0,400 ± 0,021a	0,120 ± 0,013b	0,055 ± 0,002c	0,062 ± 0,003d	< 0,001

Окончание табл. 1

1	2	3	4	5	6	7	8
Элементы с мало изученной ролью
Al	0,08–17,68	0,74 ± 0,03a	2,94 ± 0,12b	0,34 ± 0,02c	0,45 ± 0,03d	0,13 ± 0,01е	0,11 ± 0,01е
Ba	0,08–3,64	0,490 ± 0,021a	0,550 ± 0,023b	0,170 ± 0,010c	0,062 ± 0,003d	0,044 ± 0,002е	< 0,005
Te	Данные отсутствуют	< 0,001			0,18 ± 0,01a	0,11 ± 0,01b	0,27 ± 0,02c

Здесь и далее: средние значения с разными буквенными индексами указывают на достоверные различия между группами согласно TukeyHSD (p < 0,05), значения с одинаковыми индексами статистически не различаются.

Минеральный состав плодов яблони, мг/кг

Mineral composition of apple fruits, mg/kg

Выявлено, что величины жизненно важных макроэлементов в коммерческих сортах: К (в плодах Гала, Ред Делишес) Ca (Ренет Сими-ренко, Ред Делишес) и Mg (Ред Делишес) не достигали минимума, описанного в рассматриваемых научных трудах. Содержание таких незаменимых микроэлементов, как Fe и Mn в яблоках Гала, Ренет Симиренко, Ред Делишес, Zn – в плодах Ренет Симиренко, Первоуральская, Ред Делишес также отличалось пониженной концентрацией. Это в общей сложности снижает минеральную ценность яблок и может быть обусловлено как дефицитом данных элементов в почве, так и повышенной солнечной активностью на фоне недостатка влаги в период вегетации яблони. Известно, что розничная торговая сеть «Магнит» в 2025 г. реализовала по агроконтрактам отечественные яблоки более чем от 20 плодоводческих хозяйств из Краснодарского края, Кабардино-Балкарии и Карачаево-Черкесии [18]. К примеру, почвы Краснодарского края бедны К, а в период вегетации в плодах яблони наблюдается дефицит Ca [13], что во многом объясняет полученные нами результаты исследований.

Содержание остальных незаменимых минералов – Cu, Na, P в плодах всех сортов соответствовало общеизвестным научным данным.

Уровни условно эссенциальных микроэлементов (Si – во всех сортах яблок, Sr – в плодах Гала, Ренет Симиренко) были ниже нижней границы интервалов сравнения. Концентрации B, Cr, Ni во всех сортообразцах соответствовали литературным сведениям. Содержание Sr в яблоках Ред Делишес было ниже пределов его обнаружения применяемым методом исследования.

Уровни элементов с малоизученной ролью – Al и Ba в плодах яблони изучаемых сортов были сопоставимы со справочными величинами, однако яблоки уральской селекции имели нес- колько бо́льшие концентрации на фоне отсутствия Te.

В целом, яблоки сорта Первоуральская на фоне остальных сортообразцов содержали до 610 раз больше Ca, до 26 раз – Al, до 12 раз – Ba, до 8 раз – Mn, до 7 раз – Sr, до 5 раз – Mg, до 2 раз – Cu и Ni, отличались присутствием Cr. Яблоки сорта Данила характеризовались повышенным уровнем К (до 10 раз), Fe (до 9 раз), Na (до 8 раз), Sr (до 7 раз), Mg (до 5 раз), Zn (до 4 раз), Ni (до 2 раз), Р (до 43 %); сорта Ренет Симиренко – содержанием К (до 10 раз); сорта Свердловчанин – содержанием Cu (до 2 раз); сорта Ред Делишес – уровнем B и Te (до 2 раз), сорта Гала – концентрацией Si (до 5 раз).

Известно, что употребление 100 г свежих яблок российского производства позволяет обеспечить суточную потребность взрослого человека в жизненно важных элементах: Mg – до 15 %, К – до 4 %, Ca, Fe, Zn и Cu – до 2–3 % [2]. Нами выявлено (рис. 1), что при употреблении порции яблок исследуемых сортов суточная потребность в K может быть обеспечена до 2–3 % (Данила, Ренет Симиренко, Свердловчанин), Mn – до 2–3 % (Данила, Первоуральская), Cu – до 2 % (Свердловчанин, Первоуральская), Р – до 1,6 % (Данила), Mg – до 1 % (Данила, Первоуральская), Fe – до 0,8 % (Данила), Ca – до 0,7 % (Первоуральская), Zn – до 0,4 % (Данила), Si – до 0,3 % (Гала), Cr – до 0,3 % (Данила).

На следующем этапе изучали минеральный состав плодов груши. Нами обнаружено 18 элементов (табл. 2), значительная доля которых (14 элементов) определена во всех плодах и представлена в следующем ряду: K > P > Cа > Mg > Na > Si > B > Fe ≥ Zn > Al > Cu > Ba > Mn > Ni. Впервые получены результаты по содержанию Si в свежих грушах. Соединения Cr, Li, Mo, Sr были выявлены в отдельных сортах груши.

Удовлетворение потребности в минералах,%

• ■P ■ Mg ■K ■ Ca ■ Zn

Рис. 1. Обеспечение суточной потребности взрослого человека в минеральных элементах при употреблении 100 г яблок исследуемых сортов Providing an adult with the daily requirement of mineral elements when consuming 100 g of apples of the studied varieties

Минеральный состав плодов груши, мг/кг

Mineral composition of pear fruits, mg/kg

Таблица 2

Элемент	Литературные данные [2, 7, 11, 17, 19]	Гвидон	Добрянка	Конференция	Вильямс	Форель
Жизненно необходимые
Ca	43,0–2424,9	94,2 ± 4,1a	49,8 ± 2,2b	38,9 ± 1,8c	48,8 ± 1,9b	58,2 ± 2,0d
Cu	1,5–11,6	0,63 ± 0,02a	0,29 ± 0,01b	0,41 ± 0,02c	0,54 ± 0,02d	0,62 ± 0,03a
Fe	2,3–51,9	1,02 ± 0,04a	0,51 ± 0,02b	1,00 ± 0,03a	2,28 ± 0,08c	2,93 ± 0,11d
К	885,3–9825,0	1184,2 ± 39,5a	1006,1 ± 44,2b	983,4 ± 42,6b	858,2 ± 37,1c	1092,3 ± 40,7d
Mg	16,0–765,1	53,4 ± 2,2a	41,8 ± 1,7b	43,3 ± 1,5b	47,4 ± 1,8c	61,4 ± 2,7d
Mn	0,8–6,8	0,56 ± 0,02a	0,25 ± 0,01b	0,40 ± 0,01c	0,18 ± 0,01d	0,41 ± 0,02c
Mo	0,003–0,040 [11]	< 0,001				0,013 ± 0,001
Na	0,0–416,0	4,22 ± 0,20a	2,89 ± 0,15b	2,59 ± 0,12c	5,02 ± 0,17d	5,29 ± 0,20d
P	353,3–1799,8	158,2 ± 6,4a	151,3 ± 5,5a	93,0 ± 4,3c	108,1 ± 4,9d	98,1 ± 5,2е
Zn	1,7–16,9	0,74 ± 0,03a	0,45 ± 0,02b	1,00 ± 0,03c	1,49 ± 0,05d	2,27 ± 0,10е
Вероятно необходимые
B	2,7–11,5 [11]	3,11 ± 0,12a	1,72 ± 0,06b	1,50 ± 0,04c	2,31 ± 0,07d	1,85 ± 0,04е
Cr	0,00–0,03 [11]	< 0,001		0,036 ± 0,001a	0,035 ± 0,001a	0,052 ± 0,002b
Li	0,000–0,005 [11]	< 0,001				0,010 ± 0,001
Ni	0,11–0,64 [11]	0,390 ± 0,021a	0,281 ± 0,014b	0,047 ± 0,002c	0,039 ± 0,002d	0,061 ± 0,002е
Si	Данные отсутствуют	0,22 ± 0,01a	0,16 ± 0,01b	2,98 ± 0,16c	3,32 ± 0,11d	4,30 ± 0,14е
Sr	0,09–0,44 [11]	0,53 ± 0,02a	0,21 ± 0,01b	< 0,001	0,12 ± 0,01c	0,12 ± 0,01c
Элементы с малоизученной ролью
Al	0,17–15,1 [11]	0,05 ± 0,01a	0,14 ± 0,01b	0,64 ± 0,02c	1,15 ± 0,03d	1,50 ± 0,05е
Ba	0,20–1,34 [11]	1,22 ± 0,04a	0,36 ± 0,02b	0,09 ± 0,01c	0,18 ± 0,01d	0,30 ± 0,01е

Установлено, что уровни эссенциальных элементов – P, Cu, Mn в плодах всех сортов не достигали рассматриваемых минимальных значений. Содержание незаменимых макроэлементов: Cа – в грушах Конференция, К – в плодах сорта Вильямс, и микроэлементов: Fe – в плодах сортов Гвидон, Добрянка и Конференция, Zn – в грушах всех сортов (за исключением Форель) также было относительно низким. Уровни жизненно необходимых минералов Mg и Na в плодах всех сортов были сопоставимы с литературными данными.

Важно отметить, что результаты исследований по содержанию отдельных щелочноземельных (Sr, Ba и др.), переходных (Cr и др.) металлов, а также металлоидов (B, Te и др.) в плодах груши (Pyrus communis L.) встречаются в единичных работах зарубежных авторов и описаны для небольшого количества сортов, что затруднило составление полноценных интервалов сравнения для этих элементов. Таким образом, они лишь были приняты к сведению.

Из группы условно эссенциальных элементов содержание Li во всех плодах (за исключением сорта Форель) и Cr – в грушах уральской селекции на уровне ниже пределов их обнаружения методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой согласовалось с данными [11]. Концентрации Cr в остальных сортах груши колебались от 0,035–0,036 мг/кг (Конференция, Вильямс) до 0,052 мг/кг (Форель), B – от 1,50 (Конференция) до 3,11 мг/кг (Гвидон), Ni – от 0,039 (Вильямс) до 0,390 мг/кг (Гвидон), Si – от 0,16 (Добрянка) до 4,30 мг/кг (Форель), Sr – от 0,12 (Вильямс, Форель) до 0,53 мг/кг (Гви-дон). Содержание Li в грушах сорта Форель достигало 0,010 мг/кг.

Величины показателей элементов с малоизученной ролью во всех плодах груши не превысили значений, представленных в научных трудах [11].

При сравнительной оценке сортообразцов между собой было выявлено, что плоды груши Форель отличались повышенным уровнем Al (до 30 раз), Si (до 27 раз), Zn и Fe (до 5–6 раз), Cu и Na (до 2 раз), Cr и Mg (до 50 %), наличием Mo и Li. Груша сорта Гвидон на фоне прочих содержала до 13 раз больше Ba, до 10 раз – Ni, до 3–4 раз – Mn и Sr, до 2 раз – Ca, Cu и B, до 70 % – P, до 38 % – К. Плоды сорта Добрянка характеризовались повышенным уровнем P (до 70 %), сорта Вильямс – содержанием Na (до 2 раз). Остальные сорта груши не имели выдающихся данных по минеральному составу.

По литературным сведениям употребление 100 г свежих груш, выращенных в экспериментальных насаждениях ФГБНУ «ФНЦ им. И.В. Мичурина», позволяет обеспечить суточную потребность взрослого человека в Ca, Cu и К – до 3– 4 %, Zn, Mg, Fe и Na – до 1–2 % [2]. Мы определили (рис. 2), что при употреблении порции груш коммерческих сортов суточная потребность взрослого человека в Cr может быть обеспечена от 9 (Вильямс, Конференция) до 13 % (Форель). Известно, что биомолекулы, содержащие Cr, участвуют в обмене веществ, регуляции аппетита и уровня глюкозы в крови, улучшении функции инсулина и укреплении иммунной системы [20]. Обеспечение потребности в Cu может составить до 6 % (Форель, Гвидон), K – до 3,5 % (Гвидон), Fe и Mn – до 3 % (Форель и Гвидон), P – до 2 % (Гвидон, Добрянка), Zn и Mo – до 2 % (Форель), Si и Mg – до 1,5 % (Форель), Ca – до 1 % (Гви-дон).

Удовлетворение потребности в минералах, %

• ■P■ Mg K ■ Ca ■ Zn ■ Si ■ Mo ■ Mn ■ Fe Cu ■ Cr

Рис. 2. Обеспечение суточной потребности взрослого человека в минеральных элементах при употреблении 100 г груши исследуемых сортов Providing the daily requirement of an adult for mineral elements when consuming 100 g of pears of the studied varieties

Минеральные элементы являются важными пищевыми веществами, они играют решающую роль в клеточном метаболизме, биосинтезе и иммунной функции организма человека, взаимодействуя с белками и другими функциональными группами. Так, Cu влияет на углеводный обмен через ускорение окисления глюкозы и торможение распада гликогена в печени; участвует в тканевом дыхании и кроветворении. Mn важен для оптимальной работы иммунной системы, ЦНС, репродуктивной функции, участвует в регуляции углеводно-жирового обмена и др. Mg обеспечивает функционирование сердечно-сосудистой и нервной систем, морфогенез костной ткани, синтез ДНК и РНК, обмен глюкозы, окислительновосстановительный гомеостаз и др. Kалий поддерживает кислотно-щелочное равновесие, автоматизм сердечной мышцы, участвует в выве- дении жидкости из организма [20]. В этом контексте среди исследуемых плодовых культур наибольшую ценность для потребителя представляют груши, обеспечивающие бо́льшие уровни удовлетворения суточной потребности взрослого человека в минеральных веществах.

Заключение. Впервые изучен минеральный состав плодов яблонь и груш уральской селекции.

Среди исследуемых сортообразцов плодовых культур яблоки Данила и Первоуральская, груши Форель и Гвидон имели более высокие уровни эссенциальных и условно эссенциальных макро- и микроэлементов.

Источниками суммарно высокого накопления минеральных веществ в плодах яблони являются сорта Данила и Первоуральская, груши – сорт Гвидон селекции СССС УрФАНИЦ УрО РАН, которые можно рассматривать в качестве нового исходного материала для дальнейшей селекционной работы.

Яблоки и груши уральской селекции являются конкурентоспособными для восполнения дефицита минеральных элементов в организме человека, превосходя порой коммерческие сорта по ряду жизненно важных и вероятно необходимых для организма человека минеральных веществ.

Полученные результаты имеют большое практическое значение в разработке стратегии улучшения культуры яблони и груши в условиях Свердловской области.