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

Казахмедов Рамидин Эфендиевич; Причко Татьяна Григорьевна; Дрофичева Наталья Васильевна; Саидова Сабина Бахтияровна; Kazahmedov Ramidin Efendievich; Prichko Tatyana Grigorievna; Droficheva Natalia Vasilievna; Saidova Sabina Bakhtiyarovna

doi:10.36718/1819-4036-2024-9-221-228

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

Автор: Казахмедов Рамидин Эфендиевич, Причко Татьяна Григорьевна, Дрофичева Наталья Васильевна, Саидова Сабина Бахтияровна

Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau

Рубрика: Пищевые технологии

Статья в выпуске: 9, 2024 года.

Бесплатный доступ

Цель исследования - обобщить результаты многолетних исследований и представить технологические модели получения экологически безопасного растительного сырья с высокой медико-биологической ценностью. Исследования проводились в 2014-2023 гг. на производственно-экспериментальной базе, в лаборатории биотехнологии, физиологии и продуктов переработки винограда, субтропических плодовых и овощных культур Дагестанской СОСВиО (филиал СКФНЦСВВ, г. Дербент) и в лаборатории хранения и переработки плодов и ягод ФГБНУ СКФНЦСВВ (г. Краснодар) с использованием лабораторных, вегетационных и полевых опытов. Экспериментальным путем установлена возможность 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. Представлены технологические регламенты возделывания растений винограда, томата и брокколи, позволяющие получить экологически безопасное сырье с высоким содержанием БАВ для создания ФПП и БАД профилактического действия: 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 начала созревания урожая) раствором, содержащим цитокинин 20 мг/л (ЦАС), гиббереллин 15 мг/л (ГК3), сульфат калия 30 мг/л (K2SO4) и биологическое средство защиты «Фитоспорин М» 5 мл/л на фоне ограниченной водообеспеченности; получить молодые растения брокколи проращиванием на вермикулите и растворе НАС 0,1 мг/л + ЭАС 50 мг/л + K2SO4 60 мг/л + KNO3 1,0 г/л и физических условиях - темнота (4 сут, 25 °C) /1500 лм, 6500 К, 24 ч, 20-22 °C в течение 15-20 сут.

Еще

Виноград, томат, брокколи, фпп, бад, профилактика социально значимых заболеваний

Короткий адрес: https://sciup.org/140307649

IDR: 140307649 | УДК: 631.576+634.8+635.34 | DOI: 10.36718/1819-4036-2024-9-221-228

Technological models to obtain ecologically friendly plant raw materials with increased biologically active substances content for the functional food and biologically active additives production

The objective of the study is to summarize the results of long-term research and present technological models for obtaining environmentally friendly plant raw materials with high medical and biological value. The studies were conducted in 2014-2023 at the production and experimental base, the laboratory of biotechnology, physiology and processed products of grapes, subtropical fruit and vegetable crops of the Dagestan SOSViO (branch of SKFNTSSVV, Derbent) and in the laboratory of storage and processing of fruits and berries of the FGBNU SKFNTSSVV (Krasnodar) using laboratory, pot and field experiments. The possibility of hormonal regulation of physiological processes and accumulation of biologically active substances in grapes, tomatoes and broccoli plants was established experimentally against the background of the use of pesticide-free cultivation technology, the use of biological characteristics of crops, biological protection agents and environmental factors. The paper presents technological regulations for cultivating grape, tomato and broccoli plants, which make it possible to obtain environmentally friendly raw materials with a high content of biologically active substances for the creation of FPP and dietary supplements with a preventive effect: it is necessary to carry out a single treatment of the leaf surface and inflorescences of plants of grape varieties with complex resistance to pests and diseases, with a solution containing gibberellin 25 mg/l, cytokinin 40 mg/l, auxin 2.5 mg/l and streptomycin 400 mg/l 20 days after the end of flowering; carry out a double treatment of early ripening tomato plants (during the period of mass flowering and the beginning of crop ripening) with a solution containing cytokinin 20 mg/l (CAS), gibberellin 15 mg/l (GK3), potassium sulfate 30 mg/l (K2SO4) and the biological protection agent Fitosporin M 5 ml/l against the background of limited water supply; to obtain young broccoli plants by germination on vermiculite and a solution of HAC 0.1 mg/l + EAC 50 mg/l + K2SO4 60 mg/l + KNO3 1.0 g/l and physical conditions - darkness (4 days, 25 °C)/1500 lm, 6500 K, 24 h, 20-22 °C for 15-20 days.

Еще

Текст научной статьи 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
Вариант	Масса грозди, г	Масса семени, мг	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
Вариант опыта		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
Вариант	Режим орошения	Количество плодов, шт.	Масса плода, г	г	% к эталону
1. ГК 3 (эталон)	А	19	60	1140	100
1. ГК 3 (эталон)	Б	21	48	1104	97
2. ЦАС +ГК 3 +К 2 SO 4	А	21	60	1260	111
2. ЦАС +ГК 3 +К 2 SO 4	Б	32	50	1600	140
3. ЦАС +ГК 3 +К 2 SO 4 + Фитоспорин	А	23	54	1242	109
3. ЦАС +ГК 3 +К 2 SO 4 + Фитоспорин	Б	29	56	1624	142
4. Контроль	А	20	40	800	70
4. Контроль	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
Вариант	Режим орошения	С	Р	Полифенолы, мг/100 г	К	Na	Mg	Ca	АОА, мг/дм³
ЦАС+Гк+К 2 SO 4	А	39,2	18,8	67,6	291,9	11,0	12,4	18,9	370
ЦАС+Гк+К 2 SO 4	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
Вариант	Режим орошения	Мякоть (без семян)	Кожица	%	% к эталону
1. ГК 3 (эталон)	А	41,5	1,1	42,6	100
1. ГК 3 (эталон)	Б	44,3	6,8	51,1	121
2. ЦАС +Гк +К 2 SO 4	А	20,7	1,6	22,1	52
2. ЦАС +Гк +К 2 SO 4	Б	25,8	6,9	54,8	129
3. ЦАС +Гк +К 2 SO 4 + Фитоспорин	А	23,0	6,2	29,9	70
3. ЦАС +Гк +К 2 SO 4 + Фитоспорин	Б	71,5	4,5	76,0	178
4. Контроль	А	41,3	5,5	46,8	110
4. Контроль	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.

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

Экология и питание. Проблемы и пути решения / М.Б. Ребезов [и др.] // Фундаментальные исследования. 2011. № 8, ч. 2. С. 393–396.
Воропинова О.А., Германова Ю.И., Малкина Л.В. Состояние и динамика социально значимых заболеваний в регионах Северо-Кавказского федерального округа // Медицинский вестник Северного Кавказа. 2014. Т. 9, № 1. С. 63–66.
Тагирова П.Р., Касьянов Г.И. Пищевые добавки из семян и кожицы ягод винограда // Научные труды КубГТУ. 2015. № 9. C. 281–296.
Sanjiv A., Akkinappally V. Tomato lycopene and its role in human health and chronic diseases // CMAJ, 2000. 163(6). P. 739–744.
Chandra K., George J., Ahmad N. Resveratrol-based combinatorial strategies for cancer management // Ann N Y Acad Sci. 2013. Jul; 1290(1). P. 113–121.
Эффекты комбинированного действия ресвератрола и индол-3-карбинола / Н.В. Трусов [и др.] // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2010. Т. 149, № 2. С. 174–179.
Avato P., Argentieri P. Cite as Brassicaceae: a rich source of health improving phytochemi-cals // Phytochemistry Reviews. 2015. Vol. 14. Is. 6. P. 1019–1033.
Broccoli and radish sprouts are safe and rich in bioactive phytochemicals / N. Baenas [et al.] // Postharvest Biology and Technology Vol. 127. 2017. P. 60–67.
HPLC Separation of Sulforaphane Enantio-mers in Broccoli and Its Sprouts by Transfor-mation into Diastereoisomers Using Deriva-tization with (S)-Leucine / M. Okada [et al.] // J. Agric. Food Chem. 2017–65 (1). P. 244–250.
Казахмедов Р.Э., Магомедова М.А. Элементы возделывания овощных культур для производства биологически активных добавок // Проблемы развития АПК региона. 2018. № 2 (34). С. 58–60.
Казахмедов Р.Э., Казахмедов Э.Р., Магомедова М.А. Роль, место, особенности БАД в профилактике социально значимых заболеваний и перспективы получения экологически безопасного сырья для их производ-ства в условиях южного Дагестана // Известия Дагестанского ГАУ. 2019. № 1. С. 45–52.
ГОСТ 8756.13-87. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения сахаров. М.: Стандартинформ, 2010. 12 с.
ГОСТ 24556-89. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения витамина C. М.: Издательство стандартов, 2003. 11 с.
Вигоров Л.И. Метод определения Р-актив-ных веществ // Труды III семинара по БАВ. Свердловск, 1972. 362 с.
ГОСТ P 54037-2010. Продукты пищевые. Определение содержания водорастворимых антиоксидантов амперометрическим методом в овощах, фруктах, продуктах их переработки, алкогольных и безалкогольных напитках. М., 2010. 10 с.
Методическое и аналитическое обеспечение исследований по садоводству. Краснодар: ГНУ СКЗНИИСиВ, 2010. 300 с.
Черноусова Н.И., Яшин Я.И. Определение суммарного содержания антиоксидантов в семенах фруктов, ягод, овощей амперометрическим методом // Фенольные соединения: фундаментальные и прикладные аспек-ты: сб. науч. ст. по мат-лам X Междунар. симпозиума (Москва, 14–19 мая 2018 г.) / отв. ред. Н.В. Загоскина. М., 2018. С. 550–555.
Генералов И.И. Определение фитоалексина ресвератрола в местных растительных источниках // Достижения фундаментальной, клинической медицины и фармации: мат-лы 67-й науч. сессии сотрудников ун-та (Витебск, 2–3 февраля 2012 г.). Витебск, 2012. С. 274–275.

Еще