Содержание биологически активных веществ в проростках разновидностей капусты (Brassicaceae)

Одним из популярных направлений в области здорового питания является применение проро- щенных семян различных сельскохозяйственных и дикорастущих культур. Среди них проростки капустных культур семейства Brassica L. выделяются высоким содержанием глюкозинолатов (GLSs) и фенольных соединений [1, 2, 3]. Проростки – это продукция, фаза молодого растения, растущего на каком-либо субстрате, имеющего развитый гипокотиль, развернутые зеле- ные семядоли, у ряда культур – зачатки первичных листьев или их наличие [4].

Широко распространено любительское производство проростков (выращивание в домашних условиях) и мелкое промышленное производство. Кроме того, высок интерес к их использованию в различных отраслях промышленности – для витаминизации блюд и расширения ассортимента выпускаемой продукции [5,6]. Как правило, для получения проростков используют семена зерновых и овощных растений. Съедобные ростки в возрасте нескольких дней богаты питательными веществами и другими биологически активными соединениями, так как в процессе прорастания синтезируются витамины и другие биологически активные соединения, накапливается энергия для развития растения. Обычно проростки едят в сыром виде и практически не хранят, что позволяет употреблять их с максимальной пользой [7]. Более того, минеральные вещества в проростках хелатированы, т.е. находятся в естественном состоянии – связаны с аминокислотами и потому хорошо усваиваются организмом человека [8].

В течение последних десятилетий был изучен и охарактеризован широкий спектр растений и их проростков, которые могут оказать воздействие на здоровье человека в зависимости от их питательной ценности и биоактивного состава, условий выращивания. Например, исследовано влияние излучения UV-A LEDs на питательную ценность проростков горчицы, кольраби, брокколи, капусты японской [9,10]. При исследовании накопления водорастворимых антиоксидантов у проростков двух сортов амаранта было установлено, что ранний период онтогенеза характеризуется активным их синтезом [11]. Сравнение показателей антиоксидантной активности проростков семян лука репчатого и многолетних луков с аналогичными данными для взрослых растений [12] показало, что содержание полифенолов и уровень антиоксидантной активности (АОА) в среднем в 3-5 раз выше у проростков семян луковых культур. Исследования проростков показали, что проростки семян многолетних луков и лука репчатого мало различаются по содержанию полифенолов и антиоксидантной активности [13]. На примере семян и проростков рукколы ( Eruca sativa Mill.) [14] обсуждается механизм и актуальность исследований антиоксидантной активности глюкоэруцина и эруцина, вторичных метаболитов, содержащихся в данной зеленной культуре.

Одним из направлений исследований пищевой ценности является изучение динамики накопления питательных веществ в процессе прорастания. Так, в работе польских учёных на примере проростков чечевицы (Lens culinaris Medik.) и маша (Vigna radiate L.) R. Wilczek), целью которой являлась выявление оптимального срока их употребления в пищу, показано, что анти- оксидантная активность, измеренная разными методами, максимальна на шестой день их выращивания [15]. Согласно данным [16], полученным на проростках семейства Cruciferae, максимальная антиоксидантная активность (на сырую массу) была у экстрактов из проростков капусты краснокочанной и горчицы белой в первый день прорастания.

Исследования, проведённые на проростках 4 видов капустных культур (брокколи ( Brassica oleraceae L. var. italica Plenck), редиса ( Raphanus sativus L.), красной горчицы ( Brassica juncea (L.) Czern), кудрявой капусты ( Brassica oleraceae var. sabellica L.)), выращенных на гидропонике, выявляют различия в биодоступности биологически активных веществ при моделировании стандартизированного процесса пищеварения в желудочно-кишечном тракте. Исследователями показано, что все проростки обеспечивали достаточное количество аскорбиновой кислоты (31-56 мг/100 г сырой массы) и суммы каротиноидов (162-224 мг β-кароти-на/100 г сухой массы). Тем не менее, проростки редиса и красной горчицы содержали наибольшее количество биодоступных изученных компонентов [17].

Активно изучаются проростки растений семейства Brassicaceae в связи с их высокой антиканцерогенностью [18, 19]. Особенно пристальное внимание уделено проросткам капусты брокколи, в которых было определено содержание глюкозинолятов и изотиоцианатов при разных условиях выращивания [20, 21].

Ранее исследованные нами проростки 11 сортов гороха овощного содержали каротиноиды в среднем 0,38 мг/г, водорастворимые антиоксиданты – 6,27 мг-экв ГК/г [22].

Целью наших исследований было определение биохимических параметров: содержание сухого вещества, суммарное содержание антиоксидантов в водном и спиртовом экстрактах, полифенолов и фотосинтетических пигментов в проростках капусты.

Материалы и методы

Исследование проводили на базе лабораторно аналитического отдела ФГБНУ ФНЦО.

Материал исследований. Проростки, выращенные из семян капустных культур рабочей коллекции лаборатории селекции и семеноводства капустных культур ФГБНУ ФНЦО: капусты китайской ( Brassica chinensis L.) – сорт Веснянка, капусты брокколи ( Brassica oleraceae L. var. italica Plenck) – сорт Тонус, капусты декоративной ( Brassica oleracea L. convar. acephala DC.) – сорт Малиновка, капусты кольраби ( Brassica oleracea var. gongylodes L.) – гибрид F 1 Соната и сорт Венская белая 1350, капусты краснокочанной ( Brassica oleracea L. con-var. capitata (L.) Alef. var. capitata L. f. rubra (L.) Thell.) – сорт Гако 741.

Методика опыта. Семена урожая 2018 года проверяли на пригодность к использованию для проращивания [23]. Проращивали в пластиковых кассетах на фильтровальной бумаге, используя дистиллированную воду, и помещали в термостат для роста растений GC-300TLH (Корея) при средней влажности воздуха 50%, при постоянном освещении и температуре 25°С, проращивали с регулярным увлажнением в течение 8 суток. Затем отделяли от семенных оболочек – ростки срезали у основания. Полученные проростки оценивали на

Рис. 1. Схема проведения анализов

Fig.1. Scheme ofthe analysis

содержание исследуемых параметров. Общая схема проведения биохимических исследований представлена на рисунке 1

Для определения уровня накопления полифенолов использовали колориметрический метод Фолина-Чиокалтеу [24] на спектрофотометре Unico 2804 UV (США). Содержание полифенолов рассчитывали по калибровочной кривой, построенной по пяти концентрациям галловой кислоты (0–90 мкг/мл) в мг-эквива-лентах галловой кислоты на 1 г сухой массы (мг-экв ГК/г с.м.).

Определение суммарного содержания антиоксидантов в водном и спиртовом экстрактах устанавливали по методу [25] титрованием 0.01 N раствора KMn0 4 водным (сырой материал) и этанольным (сухой материал) экстрактами образцов проростков. Восстановление KMnO 4 до бесцветного Mn⁺² в этой реакции отражает количество антиоксидантов, растворенных в 70 % этаноле и дистиллированной воде. Результаты выражали в мг-эквивалентах галловой кислоты/г с.м. [24]. В качестве стандарта использовали галловую кислоту [26].

Для определения содержания хлорофиллов a и b, а также суммы каротиноидов брали навески каждого образца, экстрагировали 96% этанолом и результат вычисляли на спектрофотометре с использованием методики Lichtenthaler et al. (1987) [27].

Содержание сухого вещества устанавливали методом высушивания навески до постоянного веса при температуре 70°С в течение 72 часов [28].

При проведении исследований отбирали среднюю пробу материала в четырехкратной повторности. Математическую и статистическую обработку результатов осуществляли с помощью пакета электронных таблиц MS Excel и мультиплетного теста Дункана.

Результаты и обсуждение

Проростки сельскохозяйственных культур активно используют в технологиях получения функциональных ингредиентов в пищевой промышленности. При этом достоверная оценка качества семян, используемых для получения проростков, имеет большое значение. Если значения всхожести низкие (по ГОСТ), то такие семена нежелательно использовать для проращивания, так как возникнет необходимость в увеличении нормы расхода исходного сырья. Также возрастает нежелательный риск дополнительной, за счет невсхожих семян, контаминации проростков вредными микроорганизмами. Семена других культур, в том числе и овощных, исполь-

Таблица 1. Всхожесть семян капусты, % Table 1. Seed germination of cabbage, %

Вариант	Всхожесть, %	Сv, %
Капуста китайская, сорт Веснянка	95±5a	5,3
Капуста брокколи, сорт Тонус	85±6b	7,1
Капуста декоративная, сорт Малиновка	87±0,5a	0,6
Капуста кольраби, гибрид F1 Соната	91±1a	1,1
Капуста кольраби, сорт Венская белая 1350	93±1a	1,1
Капуста краснокочанная, сорт Гако 741	86±0,5a	0,6

Таблица 2. Содержание сухого вещества в проростках капусты, % Table 2. Content of dry matter in seedlings of different of cabbage, %

Вариант Сухое вещество, % Сv, % Капуста китайская, сорт Веснянка 7,18±0,24a 3,4 Капуста брокколи, сорт Тонус 8,38±0,54b 6,5 Капуста декоративная, сорт Малиновка 6,84±0,17c 2,5 Капуста кольраби, гибрид F1 Соната 5,27±0,59d 11,7 Капуста кольраби, сорт Венская белая 1350 8,19±0,56b 6,9 Капуста краснокочанная, сорт Гако 741 9,41±0,49e 5,2 М±SD 7,54±0,59 7,9 зуемые для проращивания, также должны иметь высокую всхожесть. Показатели качества используемых в эксперименте семян приведены в таблице 1.

Анализ всхожести семян показал, что они обладали достаточно высокими показателями всхожести для использования их при получении проростков. Значения в основном относились к семенам 1 класса.

Биохимические исследования проводят как на сыром материале, так и на сухом, с определенным значением показателя сухого вещества, выраженном в процентах. Известно, что содержание сухого вещества в листовой массе зеленных растений определяет способность их к накоплению питательных элементов, например, калия [29], с одной стороны, с другой – растения с минимальным содержанием сухого вещества обладают более нежной текстурой. В наших исследованиях проростки капусты краснокочанной сорта Гако 741 отличались наибольшим значением сухого вещества – 9,41%. (табл. 2). Наименьшее значение этого показателя было отмечено у проростков гибрида капусты кольраби F 1 Соната – 5,27%.

Исследования на сыром материале

Одним из параметров, определяющих защитное биологическое действие на организм человека, является измерение общей антиоксидантной активности исследуемых растений [24].

Сравнение показателей содержания водорастворимых антиоксидантов у исследуемых сортов показало, что максимальное содержание водорастворимых антиоксидантов характерно для проростков капусты краснокочанной (сорт Гако 741) и составляет 4,57 мг-экв ГК/г сырой массы, а минимальное – для капусты кольраби (гибрид F 1 Соната) и капусты китайской (сорт Веснянка) – 3,58 мг-экв ГК/г сырой массы и 3,59 мг-экв ГК/г сырой массы, соответственно. Остальные же разновидности капусты имели близкое по значению содержание АО – в интервале от 3,83 до 4,06 мг-экв ГК/г сырой массы (табл. 3). При этом вариабельность содержания антиоксидантов в проростках была низкой, за исключением капусты китайской, коэффициент вариации которой составил 19%, что, в свою очередь, свидетельствует о нестабильности этого показателя для проростков капусты китайской.

По сравнению с проростками гороха овощного, у которого суммарное содержание антиоксидантов в 8-суточных проростках колеблется от 1,73 до 2,00 мг-экв ГК/г сырой массы, а содержание сухого вещества – 6,60-7,33% [30, 31], у проростков капустных культур суммарное содержание водорастворимых антиоксидантов отмечено в пределах 3,58-4,57мг-экв ГК/г сырой массы. Показатели содержания сухого вещества

Таблица 3. Суммарное содержание водорастворимых антиоксидантов в проростках разных видов капусты (мг-экв ГК/г сырой массы) Table 3. The total content of water-soluble antioxidants in seedlings of different types of cabbage (mg-eq HA / g wet weight)

Вариант	Суммарное содержание водорастворимых антиоксидантов	Сv, %
Капуста китайская, сорт Веснянка	3,59±0,68a	19,3
Капуста брокколи, сорт Тонус	4,06±0,28ab	6,9
Капуста декоративная, сорт Малиновка	4,18±0,13ab	3,2
Капуста кольраби, гибрид F1 Соната	3,58±0,05a	1,4
Капуста кольраби, сорт Венская белая 1350	3,83±0,01a	0,3
Капуста краснокочанная, сорт Гако 741	4,57±0,19ab	4,2
М±SD	3,97±0,16	4,1

Значения в столбцах с одинаковыми индексами не различаются статистически p>0,05 (мультиплетный тест Дункана Values with the same indices are not statistically different according to the Dunkan test at P>0.05

Таблица 4. Фотосинтетические пигменты в проростках капусты (мг/г сырой массы) Table 4. Photosynthetic pigments in seedlings of cabbage (mg/g wet weight)

Вариант	Хлорофилл а	Хлорофилл b	Каротиноиды
Капуста китайская, сорт Веснянка	0,48±0,12a	0,30±0,05a	0,09±0,02a
Сv, %	25,00	16,70	22,30
Капуста брокколи, сорт Тонус	0,95±0,03b	0,61±0,01b	0,17±0,01b
Сv, %	31,60	1,70	5,90
Капуста декоративная, сорт Малиновка	0,89±0,23bd	0,57±0,15b	0,17±0,05b
Сv, %	25,90	26,40	29,50
Капуста кольраби, гибрид F1 Соната	0,87±0,07bd	0,57±0,04b	0,16±0,01b
Сv, %	8,10	7,10	6,30
Капуста кольраби, сорт Венская белая 1350	1,25±0,07c	0,84±0,05c	0,26±0,02c
Сv, %	5,60	6,00	7,70
Капуста краснокочанная, сорт Гако 741	0,78±0,05db	0,52±0,04b	0,15±0,01b
Сv, %	6,50	7,70	6,70
М±SD	0,87±0,1	0,57±0,07	0,17±0,02
Сv, %	11,5	12,3	11,8

Значения в столбцах с одинаковыми индексами не различаются статистически p>0,05 (мультиплетный тест Дункана

Values with the same indices are not statistically different according to the Dunkan test at P>0.05

варьируют от 5,27 до 9,41%. То есть проростки капусты при сравнительно одинаковом содержании сухого вещества на 8 сутки прорастания накапливали водорастворимых антиоксидантов практически в 2 раза больше, чем проростки гороха.

Определение содержания витаминов и каротиноидов в пищевых проростках является необходимым показателем их качества. Например, в работе Xiao Z. и др. (2012) показано, что наибольшее количество аскорбиновой кислоты, каротиноидов, филлохинона и токоферолов было отмечено в проростках капусты краснокочанной, кориандра, краснолистного амаранта и дайкона [32].

Фотосинтетические пигменты являются активными антиоксидантами [33]. При определении содержания фотосинтетических пигментов в проростках капусты было выявлено, что наибольшее содержание хлорофилла a и b и каротиноидов отмечено в проростках капусты кольраби сорта Венская белая 1350, а минимальное – в проростках капусты китайской сорта Веснянка (табл. 4). В проростках остальных разновидностей капусты содержание фотопигментов было близким по значению. Возможно, это связано с различиями в формировании фотосинтетической системы у разных разновидностей капусты на начальном этапе развития.

Необходимо отметить, что по коэффициенту вариации проростки капусты разделились на две группы: с невысоким значением коэффициента Сv (капуста краснокочанная, капуста кольраби (сорт Венская белая 1350 и гибрид F1 Соната) и высоким – Сv >20% (капуста китайская, брокколи и капуста декоративная) (табл. 4).

Исследования на сухом материале

Среди вторичных метаболитов полифенолы являются важнейшими антиоксидантами в связи с их протекторной функцией, которую они проявляют вместе с другими природными антиоксидантами (эффект синергизма) [34]. Поэтому определение содержания полифенолов в проростках капусты является существенным аспектом исследования. Согласно данным исследования, этот параметр у всех проростков был относительно одинаков. Суммарное содержание антиоксидантов в спиртовом экстракте проростков капусты составило от 21,24 до 28,23 (мг-экв ГК/г сухого вещества) (рис. 2).

Выявленная корреляционная взаимосвязь между содержанием полифенолов и антиоксидантов была

(мг-экв Гк/г сухого вещества)в проростках капусты Fig. 2. Contentofpolyphenols and antioxidants

(mg-eqHA /g drymatter)in seedlings ofcabbage varieties

Рис. 3. Корреляционная взаимосвязь между содержанием полифенолов и антиоксидантов в проростках капусты (r=0,51). Fig. 3. Correlation relationshipbetween the contentofpolyphenols and antioxidants in cabbage seedlings (r = 0.51).

Рис. 4. Корреляционная взаимосвязь между суммарным содержанием антиоксидантов в водном и спиртовом экстрактах в проростках капусты. Представлен коэффициент корреляции по среднему значению (r=0.53) Fig. 4. Correlation relationshipbetween the totalcontentofwater-soluble and alcohol-soluble antioxidants in cabbage seedlings.

The correlation coefficientfor the mean value (r = 0.53)is presented

средней (r=0,51) (рис. 3).Увеличение содержания водорастворимых антиоксидантов в исследуемых образцах приводит к увеличению количества спирторастворимых антиоксидантов (рис. 4).

Проведённый корреляционный анализ данных биохимических показателей проростков капусты выявил отрицательную взаимосвязь между содержанием сухого вещества и полифенолов. Была подтверждена высокая положительная корреляционная зависимость между показателями «сухое вещество» и «АО вода» (r=0,72, P<0,05) и «каротиноиды» и «хлорофилл a, b » (r=0,98…0,99, P<0,001). Кроме того, показана высокая прямая корреляционная зависимость между содержанием спирторастворимых антиоксидантов и содержанием фотосинтетических пигментов. Предположительно это объясняется тем фактом, что в ходе анализа при обработке 70% этанолом проростков экстрагируются в раствор и хлорофиллы, и каротиноиды, которые при определении фотосинтетических пигментов выделяли 96% спиртом (r=0,78…0,86) (табл. 5).

При определении питательной ценности проростков в пересчёте на 100 г навески, было выявлено, что по содержанию водорастворимых антиоксидантов максимум был отмечен в проростках капусты краснокочанной (457,0 мг/100 г), а по количеству фотосинтетических пигментов выделилась капуста кольраби (сорт Венская белая 1350) (табл.6).

Таблица 5. Корреляционная зависимость между биохимическими параметрами Table 5. Correlation dependence between biochemical parameters

	Сухое вещество	АО (спирт)	АО (вода)	Полифенолы	Хлорофилл а	Хлорофилл b	Каротиноиды
Сухое вещество	1
АО (спирт)	-0,13	1
АО (вода)	0,72*	0,20	1
Полифенолы	-0,56	0,13	0,04	1
Хлорофилл а	0,15	0,86**	0,10	-0,34	1
Хлорофилл b	0,18	0,85**	0,12	-0,33	1,00	1
Каротиноиды	0,21	0,78***	0,09	-0,40	0,98****	0,99****	1

*P<0,05;**P<0,006;***P<0,03;****P<0,001

Пересчет содержания веществ на 100 г сырого материала

Таблица 6. Содержание биологически активных веществ в проростках капусты (в пересчёте на 100 г навески) Table 6. Content of biologically active substances in seedlings of cabbage (in terms of 100 g of sample)

Варианты	Данные на 100 г сырой массы проростков
	водорастворимые антиоксиданты	хлорофилл a	хлорофилл b	каротиноиды
Капуста китайская, сорт Веснянка	359,0a	48a	30a	9a
Капуста брокколи, сорт Тонус	406,0a	94,5b	60,5b	16,5b
Капуста декоративная, сорт Малиновка	418,0a	89b	57b	16,5b
Капуста кольраби, гибрид F1 Соната	358,0b	86,5b	56,5b	15,5b
Капуста кольраби, сорт Венская белая 1350	383,0a	125c	83,5c	26c
Капуста краснокочанная, сорт Гако 741	457,0c	77,5bd	52b	15b

Значения в столбцах с одинаковыми индексами не различаются статистически

p>0,05 (мультиплетный тест Дункана)

Values with the same indices are not statistically different according to the Dunkan test at P>0.05

Заключение

При использовании семян в качестве материала для получения проростков необходимо использовать семена с высокой всхожестью. Так, при прорастании качественных семян будет происходить достаточная активизация ферментного комплекса и быстрее начинается процесс прорастания, что позволит в дальнейшем получать продукты с высокой пищевой и биологической ценностью.

Проростки капусты декоративной – сорт Малиновка, капусты кольраби – гибрид F1 Соната и капусты красно- кочанной – сорт Гако741 отличались наибольшими показателями полифенолов и суммы антиоксидантов, по сравнению с проростками других капустных культур.

Коэффициент вариации по накоплению водорастворимых антиоксидантов у капустных проростков в основном превышал Cv>30%. Возможно, это связано с формированием фотосинтетической системы на начальном этапе развития растения.

В результате исследований были выявлены прямые корреляционные взаимосвязи между биохимическими параметрами.

8-суточные проростки капусты кольраби сорта Венская белая 8-dayold seedlings cabbage kohlrabicv. Venskaya Belaya

8-суточные проростки капусты китайской сорта Веснянка 8-dayold seedlings ofchinese cabbage cv. Vesnianka

8-суточные проростки капусты краснокочанной сорта Гако 8-dayold seedlings ofred cabbage cv. Gako

8-суточные проростки капусты кольраби гибрид F 1 Соната 8-dayold seedlings cabbage kohlrabihybrid F 1 Sonata

8-суточные проростки капусты декоративной сорта Малиновка 8-dayold seedlings ornamental cabbage cv. Malinovka

Об авторах:

Aboutthe authors:

Olga V. Ushakova – Cand. Sci. (Agriculture),

Senior Researcher of analytical center, ,

Anna V. Molchanova – Cand. Sci. (Agriculture),

Senior Researcher of analytical center, ,

LyudmilaL. Bondareva – Doc. Sci. (Agriculture), Head of Laboratory of Cole Crop Breeding and Seed Production, ,