Технологические модели получения экологически безопасного растительного сырья с повышенным содержанием биологически активных веществ для производства функциональных продуктов питания и биологически активных добавок

Введение. Для сохранения здоровья населения и предупреждения заболеваний немаловажное значение имеет употребление функциональных продуктов питания [1]. Неправильное питание приводит к высокой распространенности избыточной массы тела и ожирения, формирующей повышенный риск заболеваний сердечно-сосудистой системы, диабета, онкологических и других социально значимых патологий. Эти заболевания «ответственны» за высокую смертность и низкую продолжительность жизни населения России [1, 2]. Особенно актуальной становится проблема поиска путей и способов профилактики социально значимых заболеваний, в первую очередь сердечно-сосудистых и онкологических, занимающих соответственно первое и второе места по смертности населения России [3, 4]. Многочисленными исследованиями установлено, что для профилактики данных заболеваний представляют актуальность БАВ винограда (ресвератрол), томата (ликопин) и растений брокколи (глюкозинолаты). Множес- тво лабораторных и клинических исследований подтверждают медико-биологическую ценность данных культур, благодаря высокому содержанию БАВ [5–9]. Сотрудниками ДСОСВиО за 2008–2021 гг. разработана концепция производства биологически активных добавок и ФПП из растительного сырья в Республике Дагестан [10, 11].

Цель исследований – обобщить результаты первого этапа многолетних исследований и представить технологические модели получения растительного сырья с высокой биологической ценностью и экологической безопасностью.

Гипотеза исследования . В основе этапа комплексных исследований по разработке технологических регламентов получения экологически безопасного растительного сырья с высокой медико-биологической ценностью лежала гипотеза о возможности гормональной регуляции физиологических процессов и накопления БАВ в растениях винограда, томата и брокколи на фоне применения безпестицидной технологии возделывания, использования биологических особенностей культур, биологических средств защиты и экологических факторов среды.

Объекты и методы. Исследования проводились на Дагестанской СОСВиО, а также в лаборатории хранения и переработки плодов и ягод ФГБНУ СКФНЦСВВ с использованием лабораторных, вегетационных и полевых опытов и общепринятых методик исследований. Объект исследований – проростки растений брокколи сорта Тонус; растения томата сорта раннего срока созревания Ляна; сорт винограда Первенец Магарача; физиологически активные соединения (ФАС)-ГК3-гибберелловая кислота (15– 25 мг/л); цитокинин (ЦАС 20–40 мг/л), ауксин (НАС 0,1–2,5 мг/л) трофического (ЭАС 50 мг/л), минерального (K2SO4 30–60 мг/л) характера, БСЗ «Фитоспорин» 5 мл/л и антибиотик стрептомицин 400 мг/л. Сроки применения ФАС ме- тодом сплошного опрыскивания растений: томата – 1-й – массовое цветение; 2-й – начало созревания (10 %); винограда – 20 дней после цветения. Влажность почвы в период созревания томата: А – 50,1–56,5 %; Б – 29,4–32,4 %. Варианты опытов представлены в таблицах.

Лабораторные исследования выполнены на оборудовании ЦКП (Центр коллективного пользования) по направлениям: физиологобиохимические и микробиологические исследования; пищевая безопасность – по общепринятым методикам и ГОСТам. При исследовании качественных показателей плодов томатов определяли: общие сахара – фотометрическим методом на фотоэлектроколориметре КФК-3-01 по ГОСТ 8756.13-87; витамин С – титрометрически по ГОСТ 24556-89; полифенолы и витамин Р – колориметрическим методом в модификации Л.И. Вигорова; АОА – амперометрическим методом по ГОСТ P 54037-2010; ресвератрол – спектрофотометрическим в модификации Генералова; минеральный состав – по ГОСТ 25555.4-91 [12–18].

Результаты и их обсуждение. Индукция феноспермии позволяет изменить соотношение структурных элементов в ягодах модельного семенного сорта Первенец Магарача, возделывание которого в корнесобственной культуре позволяет получать урожай без применения пестицидов. Выявлено снижение количества и массы семян (в 2 раза) в ягодах, что повышает содержание сухих веществ (+ 1,2 %), сахаров в ягодах (+ 41 г/дм³), витамина Р (+ 14 %) без негативного влияния на урожай растений (табл. 1).

В семенах феноспермического происхождения (без эндосперма и зародыша) выше содержание ресвератрола, соответственно, АОА, а также имеется тенденция повышения содержания минеральных элементов (Са, Mg) и улучшения соотношения К/Nа (табл. 2).

Таблица 1

Структура грозди и содержание сахаров в ягодах сорта Первенец Магарача (2022 г.)

Вариант	Масса грозди, г	Масса семени, мг	Массовая концентрация сахаров, г/дм3
			31.08	10.09
ФАС	311	22	167	212
Контроль	206	45	148	171
НСР 05	24			8

Таблица 2

Вариант опыта		Общие полифенолы		Ресвератрол		АОА, по кверцетину
		мг /100 г	%	мг/100 г	%	мг/дм3	%
1. Контроль		1 575,2	100	2,2	100	113,0	100
2. ФАС		1644,4	104	3,1	141	157,0	139
Литературные источники	семена	720–1 439		1,62–3,96
	кожица	203–239		2,02–2,98
	мякоть	17–20		0

Фенольный комплекс семян сорта Первенец Магарача (2022 г.)

Агробиологические особенности сорта томата Ляна позволяют получать продукцию без применения пестицидов. Урожай томата выше при ограничении водообеспеченности в начале созревания, что, возможно, проявление биоло- гической закономерности – растение увеличивает семенную продуктивность в ухудшающихся условиях произрастания, в данном случае увеличением числа плодов на растении (табл. 3).

Таблица 3

Вариант	Режим орошения	Количество плодов, шт.	Масса плода, г	Урожай с куста, г
				г	% к эталону
1. ГК 3 (эталон)	А	19	60	1140	100
	Б	21	48	1104	97
2. ЦАС +ГК 3 +К 2 SO 4	А	21	60	1260	111
	Б	32	50	1600	140
3. ЦАС +ГК 3 +К 2 SO 4 + Фитоспорин	А	23	54	1242	109
	Б	29	56	1624	142
4. Контроль	А	20	40	800	70
	Б	24	52	1144	100
НСР 05				94

Урожай томата сорта Ляна (2023 г.)

При недостаточном водообеспечении растений томата с начала созревания урожая и двукратном применении раствора ЦАС, ГК3 и К2SO4 в период массового цветения и начала созревания увеличивается антиоксидантная активность выжимок томата, а при сочетании с препаратом «Фитоспорин» – содержание твердого остатка (выжимок) без семян, т. е. предполагаемого сырья для ФПП (+ 78 %) (табл. 4, 5).

Таблица 4

Вариант	Режим орошения	Витамин, мг/100 г		Полифенолы, мг/100 г	Минеральные элементы, мг/100 г				АОА, мг/дм3
		С	Р		К	Na	Mg	Ca
ЦАС+Гк+К 2 SO 4	А	39,2	18,8	67,6	291,9	11,0	12,4	18,9	370
	Б	48,0	20,6	73,2	346,1	9,0	13,1	20,8	433

Таблица 5

Вариант	Режим орошения	Мякоть (без семян)	Кожица	Всего
				%	% к эталону
1. ГК 3 (эталон)	А	41,5	1,1	42,6	100
	Б	44,3	6,8	51,1	121
2. ЦАС +Гк +К 2 SO 4	А	20,7	1,6	22,1	52
	Б	25,8	6,9	54,8	129
3. ЦАС +Гк +К 2 SO 4 + Фитоспорин	А	23,0	6,2	29,9	70
	Б	71,5	4,5	76,0	178
4. Контроль	А	41,3	5,5	46,8	110
	Б	31,8	10,2	42,0	99

Химический состав томатов, ДСОСВиО (27.07.2023)

Структура плодов томата сорта Ляна, %

На фоне недостаточного обеспечения влагой в период созревания урожая, а в биологическом смысле в период формирования семенного потомства растений, суммарное содержание каро- тиноидов в кожице, половина которых, по литературным данным, представлены ликопином, увеличивается более чем в 3 раза (табл. 6).

Таблица 6

Суммарное содержание каротиноидов в кожице томата сорта Ляна (контроль – без обработки) (в пересчете на бета-каротин), мг/100 г сухого вещества

Режим орошения/влажность почвы, %	Суммарное содержание каротиноидов
А – 50,1	1,12±0,06
Б – 29,3	3,72±0,19

Установлено, что масса проростков брокколи, имеющих более высокое содержание глюко-зинолатов, чем кочаны растения, значительно увеличивается при выдерживании в первые 3– 4 сут в темноте и последующем искусственном освещении в сравнении с изученными ранее другими условиями освещенности. Ускорение роста вегетативной массы влияло на появление первого настоящего листа, что сопряжено с уменьшением содержания БАВ онкопротектор-ного действия (глюкозинолатов, предшественников сульфорафанов). По комплексу показателей наиболее эффективным оказались вариант проращивания на растворе НАС 0,1 мг/л + ЭАС 50 мг/л + K2SO4 60 мг/л + KNO3 1,0 г/л в темноте (4 сут) и далее при искусственном круглосуточном освещении 6 500 К, 1 500 Лм и температуре 20–22 °С (табл. 7).

Таблица 7

Вариант	Гипокотиль, мм	Масса 100 растений, г	Выход сухой массы, %
Естественное освещение + НАС 0,1 мг/л, ЭАС 50 мг/л + K 2 SO 4 60 мг/л (эталон)	79,8	6,63	127
Темнота + 6 500 К, 1 500 Лм, 24 ч + НАС 0,1 мг/л, ЭАС 50 мг/л + K 2 SO 4 60 мг/л	73,5	6,10	264
Темнота + 6 500 К, 1 500 Лм, 24 ч + НАС 0,1 мг/л, ЭАС 50 мг/л + K 2 SO 4 60 мг/л + KNO 3 1,0 г/л	99,9	12,73	445

Влияние ФАС на развитие проростков брокколи сорта Тонус (2023 г.) (субстрат вермикулит, возраст – 21 день)

Заключение. Для повышения медикобиологической ценности экологически безопасного растительного сырья, предназначенного для получения ФПП и БАД, необходимо: провести однократную обработку листовой поверхности и соцветий растений сортов винограда, обладающих комплексной устойчивостью к вредителям и болезням, раствором, содержащим гиббереллин 25 мг/л, цитокинин 40 мг/л, ауксин 2,5 мг/л и стрептомицин 400 мг/л через 20 дней после окончания цветения; провести двукратную обработку растений томата раннего срока созревания – в период массового цветения и в начале созревания урожая раствором, содержащим цитокинин 20 мг/л (ЦАС), гиббереллин 15 мг/л (ГК 3 ), сульфат калия 30 мг/л (К 2 SO 4 ) и биологическое средство защиты «Фитоспо-рин М» 5 мл/л на фоне ограниченной водообес-печенности; получить молодые растения брокколи проращиванием на вермикулите и растворе НАС 0,1 мг/л + ЭАС 50 мг/л + K 2 SO 4 60 мг/л + KNO 3 1,0 г/л и физических условиях: темнота (4 сут, 25 °С) /1 500 лм, 6 500 К, 24 ч, 20–22 °С в течение 15–20 сут.