Сравнительный анализ биохимических показателей яблок сорта Экранное

Введение. Основой инновационного развития садоводства является максимальное раскрытие биологического потенциала сортов при эффективном использовании экологических и технологических факторов [1]. В ретроспективе за два десятка лет площади угодий, занятые под капельным орошением – известным атрибутом интенсивного сада, увеличились более чем в 6 раз [2].

Яблоки – плоды, богатые фитонутриентами, обладающими биологической активностью и положительным влиянием на здоровье человека [3]. Главенствующая роль в повышении рентабельности насаждений яблони ( Malus domestica Borkh.), увеличении количества и качества продукции принадлежит сорту, соответствующему современным требованиям производства [4, 5].

Существенными ограничительными моментами для выращивания плодовых культур на Среднем Урале являются повреждающие зимние температуры ниже –30 °С, короткий вегетационный период продолжительностью 109–119 дней и низкая сумма активных температур 1600–1800 °С [6]. Несмотря на это, уральскими специалистами достигнуты большие результаты по селекции яблони [7, 8], но совершенствование сортимента адаптивными сортами нового поколения, пригодными для интенсивных технологий возделывания с конкурентоспособными плодами на рынке, по-прежнему является актуальным [9]. Биохимические показатели и потребительские свойства свежих плодов яблони изменяются в процессе их созревания, что во многом зависит от сорта, почвенно-климатических условий и агротехнических приемов выращивания, сроков уборки, условий и продолжительности хранения [10].

Цель исследования – провести сравнительный анализ биохимического состава яблок свердловской селекции сорта Экранное.

Задачи : исследовать биохимические показатели и минеральный состав яблок; изучить элементный профиль почвы.

Объекты и методы. Oбъeктами для изучения пocлyжили образцы почвы и плодов яблонь свердловской селекции осеннего сорта Экранное урожая 2022 г., произрастающих на двух разных участках (34-м и 42-м кварталах) одного агроценоза – Григорьевских садов (ИП ГК(Ф)Х

Филиппова А.А.). Расстояние между исследуемыми участками составляет 0,5 км. По внешнему виду яблоки имеют характеристики, свойственные данному помологическому сорту (см. рис.). Григорьевские сады расположены в северной лесостепи Челябинской области в окрестностях д. Григорьевка Каслинского района (широта: 56.158036, долгота: 60.907736). Почва в агроценозе дерновая (рН 6,17 – на 34-м квартале, 5,78 – на 42-м квартале); возраст плодовых культур 5–6 лет; подвой у яблонь – вегетативно размножаемый клоновый 54-118; агротехника возделывания – по интенсивным технологиям (капельный полив и фертигация). Климат в зоне проведения исследований континентальный.

С 34-го квартала

С 42-го квартала

Внешний вид яблок сорта Экранное

Общее содержание сухих веществ и влаги в яблоках определяли по ГОСТ 33977-2016, сахаров – по М 04-69-2011, органических кислот – по М 04-47-2012, нерастворимых пищевых волокон – по ГОСТ Р 54014-2010, флавоноидов – по Р 4.1.1672-2003, минеральных веществ в плодах и почве – по МУК 4.1.1482-03 и МУК 4.1.1483-03, титруемую кислотность – по ГОСТ ISO 750-2013, витамина С – по [11], полифенолов – по [12], антиоксидантную активность (АОА) – по [13].

Результаты и их обсуждение. Высокое содержание сухих веществ (19,5 %) было характерно для яблок, полученных в условиях 34-го квартала данного агроценоза, на фоне средней величины (14,4 %) показателя плодов с 42-го квартала (табл. 1). Известно, что на основную массу сухих веществ, содержащихся в плодах, приходятся углеводы – сахара, крахмал, целлюлоза, пектиновые вещества [14]. Благоприятным уровнем сахаров в яблоках считают количество 11–12 % [15]. В этой связи продукция с 34-го квартала с содержанием последних на уровне 17,4 % является более конкурентоспо- собной. При детальном изучении фракционного состава сахаров определено, что во всех пробах яблок лидирующие позиции в количественном отношении занимает фруктоза (70 %), затем следуют глюкоза (21 %) и сахароза (9 %). Моно- и дисахариды выполняют основную функцию в метаболизме плодов, наряду с органическими кислотами они обуславливают вкус растительной продукции [16]. Установлено значительное превышение уровня яблочной кислоты над содержанием молочной и янтарной кислот в яблоках с обоих участков. При этом плоды с 42-го квартала содержат больше яблочной и янтарной кислот в 3,4 и 4,3 раз соответственно. Очень высокое значение титруемой кислотности было характерно для всех яблок независимо от места произрастания. Гармоничный вкус имеют, как правило, плоды с сахарокислотным индексом 15–25. В связи с чем для яблок с 42-го квартала изначально предопределены более кислые ноты во вкусе из-за низкой величины этого показателя. Нерастворимых пищевых волокон было также больше (на 13,3 %) в плодах с этого участка.

Таблица 1

Показатель	34-й квартал	42-й квартал
Влага, %	80,5±1,6	85,6±1,9
Сухие вещества, %	19,5±0,4	14,4±0,3
Сахара, %	17,4±0,3	11,9±0,2
В т. ч.:
сахароза	1,6±0,1	1,0±0,1
глюкоза	3,6±0,2	2,5±0,1
фруктоза	12,2±0,7	8,4±0,5
Органические кислоты, мг/кг:
яблочная	6529,3±77,2	22370,0±197,5
янтарная	309,0±2,1	1339,3±9,4
молочная	327,1±2,8	458,3±3,4
Титруемая кислотность, %	1,4±0,1	1,8±0,1
Сахарокислотный индекс, о.е.	12,4±0,4	6,6±0,2
Нерастворимые пищевые волокна, г/100 г	1,5±0,1	1,7±0,1
Флавоноиды (в пересчете на рутин), %	0,06±0,01	0,03±0,01
Полифенолы, ммоль/л экв. галловой кислоты	0,43±0,01	0,53±0,02
Витамин С, мг/100 г	4,4±0,1	6,5±0,2
АОА, %	70,9±2,1	79,1±2,5

Биохимические показатели плодов

Флавоноиды, относящиеся к классу фенольных соединений, проявляют различные виды биологической активности, в т. ч. антиканцерогенной, противовирусной, мембранотропной и др. [3]. Выявлено, что в плодах с 34-го участка флавоноидов содержится в 2 раза больше, несмотря на меньшее (на 18,9 %) количество полифенолов в целом. АОА плодов яблони связывают не только с содержанием полифенолов, но и с количеством аскорбиновой кислоты [17]. В этой связи относительно низкий уровень последней в яблоках с 34-го участка в общей совокупности согласуется с величиной их анти-окислительных свойств, которая оказалась на 10,4 % ниже аналогичного показателя плодов с соседнего квартала.

Рентабельность садоводства зависит от применения рациональной системы удобрений, в т. ч. минеральных, с учетом биологических особенностей плодовых культур, почвенных и погодных условий. Минеральный состав почвы агроценоза зависит также от химического состава почвообразующей породы и влияния почво- образовательного процесса на перераспределение элементов по профилю почвы [17]. В этой связи изучение минерального состава плодов яблонь одного сорта, выращенных при идентичных условиях агротехники возделывания в пределах одного сада, но на территориально разных участках, представляет особый практический интерес. Определено (табл. 2), что яблоки с 34-го участка отличаются повышенным содержанием большего количества макро- и микроэлементов, а именно 9 соединений: Al+3 (в 2,6 раза), B+3 (на 15,6 %), Cr+2 (на 53,8 %), Fe+2 (на 19,0 %), Mn+3 (в 1,7 раза), Na+ (в 65,3 раза), Ni+2 (на 76,2 %), Si+2 и Zn+2 (в 1,4–1,5 раз). Плоды с 42-го квартала превосходят плоды с 34-го квартала по 5 элементам: Ba+2 (в 2,1 раза), Ca+2 (на 46,4 %), К+ (на 14,2 %), P+3 (на 26,5 %), Sr+2 (в 2,5 раза), в них дополнительно обнаружены Co+2 и Ti+2. Содержание Pb+2 во всех пробах яблок не превысило регламентированной нормы ТР ТС 021/2022 (не более 0,4 мг/кг), однако было больше (в 2,6 раза) в образцах с 34-го участка.

Таблица 2

Элемент	Содержание, мг/кг
	34-й квартал		42-й квартал
	Яблоки	Почва	Яблоки	Почва
Al+3 (алюминий)	1,36±0,07	22560,1±138,3	0,52±0,02	22220,0±151,7
B+3 (бор)	1,26±0,05	36,0±1,1	1,09±0,04	39,9±1,3
Ba+2 (барий)	0,12±0,01	111,0±5,2	0,25±0,01	191,1±7,4
Ca+2 (кальций)	55,1±1,6	5794,2±38,2	80,8±2,4	7940,1±43,6
Cd+2 (кадмий)	< 0,0001	0,65±0,02	< 0,0001	0,64±0,02
Co+2 (кобальт)	< 0,001	12,8±0,6	0,013±0,001	18,4±0,8
Cr+2 (хром)	0,020±0,001	74,6±2,4	0,013±0,001	72,5±2,8
Cu+2 (медь)	0,21±0,02	22,0±0,5	0,19±0,01	22,0±0,6
Fe+2 (железо)	1,25±0,05	19353,1±126,3	1,05±0,04	21803,2±131,2
К+ (калий)	1250,3±23,0	3712,3±21,2	1428,4±21,8	3990,1±27,1
Li+1 (литий)	< 0,01	9,2±0,3	< 0,01	9,1±0,3
Mg+2 (магний)	14,6±0,4	6324,1±42,2	14,2±0,5	8000,3±45,1
Mn+3 (марганец)	0,22±0,01	630,0±9,9	0,13±0,01	1150,0±21,6
Na+ (натрий)	1,960±0,081	328,1±7,3	0,030±0,001	337,2±7,1
Ni+2 (никель)	0,037±0,003	54,0±1,1	0,021±0,001	45,6±0,8
P+3 (фосфор)	124,1±2,5	1597,2±30,1	157,0±3,2	2706,1±32,6
Pb+2 (свинец)	0,103±0,005	4,4±0,1	0,040±0,002	8,4±0,3
Si+2 (кремний)	2,19±0,06	44,6±1,3	1,47±0,08	142,0±5,4
Sr+2 (стронций)	0,077±0,003	36,6±0,6	0,192±0,010	64,7±1,5
Ti+2 (титан)	< 0,001	1042,1±33,1	0,16±0,01	1108,2±35,2
V+2 (ванадий)		51,6±1,4	< 0,001	60,2±1,9
Zn+2 (цинк)	0,34±0,02	44,0±1,1	0,25±0,01	56,0±1,5

В значительной степени интенсивность по- Sr+2 – в плодах с противоположного участка на-

Минеральный состав плодов и почвы

глощения микроэлементов растениями зависит от свойств почвы (химического состава, содержания высокодисперсных минеральных и органических веществ, рН, окислительно-восстановительного потенциала и др.), которые регулируют процессы мобилизации и иммобилизации соединений элементов [18]. Определено неравномерное распределение половины элементов с высокой долей количественной вариативности – Si+2 (218 %), Pb+2(90), Mn+3 (82), Sr+2(77), Bа+2 (72), P+3 (69), Co+2 (44), Cа+2 (37), Zn+2 (27), Mg+2 (26), Ni+2 (18 %) по профилю почвы Григорьевских садов. Известно, что растения избирательно поглощают минеральные компоненты из почвы. В большем количестве поглощаются те из них, которые необходимы для роста [19]. Этим объясняется наличие Cd+2, Li+1, V+2, которые не обладают установленной биологической ролью, в почве данного агроценоза и их отсутствие в плодах яблонь. Выявлено, что повышенные концентрации Cr+2 и Ni+2 в яблоках с 34-го квартала, а также Ba+2, Ca+2, К+, P+3 и прямую согласуются с их высокими уровнями в почвенном покрове. Однако необходимо отметить, что относительно высокое содержание Fe+2, Mn+3, Pb+2, Si+2 и Zn+2 в почве с 42-го квартала не всегда способствовало накоплению их в плодах. В то же время относительно низкие уровни указанных элементов в почве с 34-го участка не ограничили их накопление в яблоках, что соответствует данным [20] и обусловлено, в первую очередь, соотношением концентраций других микроэлементов в почве, которое влияет на потенциал их поступления в яблоки. Так, Zn+2 и B+3 почвенного профиля оказывают антагонистическое влияние на поступление Mn+3 в растения [18], что проявилось на примере системы «почва – растение» с 42-го квартала. В то же время на 34-м участке между B+3 и Zn+2 наблюдаются синергические отношения, т. е. присутствие их в почве в меньших количествах способствует большему накоплению в плодах яблони, и это является нормой для взаимодействия данных микроэлементов [18].

Принимая во внимание требования «Методических указаний по химико-технологическому сортоиспытанию овощных, плодовых и ягодных культур для консервной промышленности» [21], плоды сорта Экранное, произрастающие в условиях Григорьевских садов на 42-м участке, из-за более высокого показателя титруемой кислотности и низкой величины сахарокислотного индекса пригодны для технологической переработки. Яблоки с 34-го квартала, имея противоположные характеристики по представленным выше свойствам, больше пригодны для употребления в свежем виде.

Заключение. При идентичных агротехнических параметрах возделывания и условиях произрастания плоды яблонь сорта Экранное имеют существенную вариабельность в величинах биохимических показателей, что обусловлено в том числе неравномерным распределением половины минеральных элементов – Si⁺², Pb⁺², Mn⁺³, Sr⁺², Bа⁺², P⁺³, Co⁺², Cа⁺², Zn⁺², Mg⁺², Ni⁺² по профилю почвы, используемой для выращивания данной плодовой культуры. В этой связи для яблок, произрастающих на 34-м участке, свойственны повышенное содержание сухих веществ, сахаров, флавоноидов, минеральных веществ (Al⁺³, B⁺³, Cr⁺², Fe⁺², Mn⁺³, Na⁺, Ni⁺², Si⁺² и Zn⁺²), для плодов с 42-го участка – органических кислот, нерастворимых пищевых волокон, полифенолов, витамина С, макро- и микроэлементов: Ba⁺², Ca⁺², К⁺, P⁺³, Sr⁺² и также Co⁺² и Ti⁺².