Влияние экологических факторов на содержание витаминов и фенольных веществ в винограде Дагестана

Наиболее перспективной культурой, возделываемой в Дагестане, является виноград. Как и любой растительный организм, виноградное растение имеет индивидуальный комплекс приспособлений к факторам среды и может произрастать в их широком диапозоне. Благоприятные экологогеографические условия Дагестана с изобилием солнечной энергии, тепла, наличием орошаемых земель на низменности, представляют большую возможность для возделывания столовых сортов винограда, которые испытывают воздействие комплекса разнообразных экологических и антропогенных факторов, характерных для каждого района и зоны виноградарства [1, 2]. Как известно, виноград относится к культурам очень чутко реагирующим на изменение условий окружающей среды: температуры воздуха, суммы активных температур, количества осадков, света, почвы. Сведения о витаминах и фенольных веществах, отражающих индивидуальную особенность сорта в зависимости от климатических факторов ограничены [3-6].

Цель работы – изучение влияния метеоусловий года на содержание витаминов и фенольных веществ в винограде Прикаспийской низменности.

Объекты и методы исследования. Объектом исследования являлись столовые сорта винограда раннего периода созревания, произрастающего в Дагестане: Кремовый, Мускат янтарный, Премьер, Шасла белая, Зоревой, Народный, Салам, Яй изюм розовый. Сорта Кремовый, Премьер, Зо-ревой, Народный –селекции ВНИИВиВ им. Потапенко (г. Новочеркасск). Мускат янтарный выведен на среднеазиатской станции ВИРа в результате

Власова Ольга Константиновна, кандидат технических наук,    ведущий    научный    сотрудник.    E-mail:

скрещивания сортов Кибрайский ранний и Мускат восточный. Родиной Шасла белая считают Египет. Салам – дагестанский сорт селекции ДСОСВиО, получен от скрещивания сортов Агадаи и Линьян белый. Яй изюм розовый – дагестанский сорт народной селекции.

Виноград выращен в плоскостной зоне центрального и южного Дагестана. Микрорайон центрального Дагестана расположен в Каякентском районе, где сумма активных температур (САТ) в среднем за вегетационный период составляет 3786°С, количество осадков 254,3 мм, среднемесячная температура периода вегетации 11,8°С. Почвы каштановые, светло-каштановые суглинки с высоким содержанием карбонатных соединений щелочноземельных металлов. Почвообразующие породы – третичные отложения, покрытые чехлом делювиальных, аллювиальных и современных морских отложений. Микрорайон южного Дагестана расположен в Дербентском районе, где САТ составляет 3887°С, количество осадков 259 мм, среднемесячная температура периода вегетации 17,0°С. Почвы светло-каштановые с тяжелым механическим составом, с различной степенью засоленности. Почвообразующими породами являются карбонатные суглинки, известняки, морские пески.

Для определения анализа отбирали грозди винограда при наступлении технической зрелости, срезая их со средней части плодоносящих побегов. Затем в соке ягод проводили определение массовой концентрации рутина, аскорбиновой кислоты и фенольных веществ. Рутин определяли колориметрически («ФЭК-56 М», РФ) при длине волны 420 нм после предварительной экстракции этиловым спиртом. Аскорбиновую кислоту исследовали методом, основанным на её редуцирующих свойствах, - титрованием 2,6-дихлорфенолиндофенолом [7]. Определение фенольных веществ проводили перманганатометрическим методом [8]. Полученные результаты обрабатывали методами вариационной статистики. Достоверность полученных от- личий определяли с использованием t-теста Стьюдента. Достоверными различия считали при p≤0,05.

Результаты и обсуждение. Важным показателем пищевой ценности винограда являются витамины – биологически активные вещества, мощные факторы, оказывающие целенаправленное влияние на экспрессию генов, синтез белков, ферментов, определяющих особенности и направленность метаболических процессов. Они необходимы для нормального протекания обмена веществ, роста, развития растительного организма. Для их образования необходимо оптимальное сочетание температуры окружающей среды, обеспечение водой и светом, а также наличие в почве минеральных веществ [9-13]. Витамины обеспечивают большинство биохимических процессов, протекающих в тканях и органах, воздействуя на физические и формообразовательные процессы. Они активизируют иммунную систему, улучшают эластичность капилляров, укрепляют стенки нервных сосудов, головного мозга, стимулируют деятельность сердечной мышцы [14, 15]. Важнейшие из них - аскорбиновая кислота (витамин С) и рутин (витамин Р). Оба витамина выполняют в растении разнообразные функции, участвуют в регулировании роста, в процессе дыхания и фотосинтезе, влияют на активность ферментов, поддерживают окислительно-восстановительное равновесие в живой системе, обеспечивая нормальное протекание жизненно-важных преобразований в тканях [16].

Проведенные исследования по изучению содержания рутина в зависимости от экологических факторов в винограде центрального и южного Дагестана показали, что концентрация этого витамина во всех сортах колебалась по годам от 11,5 до 30,2 мг/дм3 (табл. 1). Степень изменения концентраций витамина Р у сортов индивидуальна. Так, в группе сортов, произрастающих в центральном Дагестане – Кремовый, Мускат янтарный, Премьер, Шасла белая отмечено незначительное варьирование концентрации этого витамина в ягодах на изменение экологических факторов. К примеру, Мускате янтарном различия составили 0,6-1,4 мг/дм3.

В винограде, выращиваемом в южном Дагестане, общей тенденцией для всех сортов явилась большая степень реагирования на изменение температуры и количества осадков в различные годы. Наибольшая степень изменения содержания витамина Р отмечена в сорте Зоревой (15,5; 22,0; 30,2 мг/дм3) и Яй изюм розовый (18,0; 22,5; 29,2 мг/дм3). Различное сочетание САТ и количества выпавших осадков в первом и во втором годах исследований в центральном (3451°С, 364 мм; 3980°С, 247 мм) и южном Дагестане (3605°С, 304 мм; 4016°С, 340 мм) способствовало у одних сортов возрастанию, у других – снижению уровня содержания рутина.

Таблица 1. Влияние метеоусловий года на содержание рутина в винограде, мг/дм³

Результаты исследований урожаев второго и третьего годов показали, что при сравнительно одинаковой САТ 4016°С, 4041°С и резком снижении осадков в южном Дагестане независимо от индивидуальных особенностей сорта формируется максимальное количество витамина Р, в среднем 28,3 мг/дм3. Практически при такой же САТ и высоком уровне осадков 340 мм во втором году изучения, (что в 2,5 раза больше, чем в третьем), концентрация рутина во всех сортах была значительно ниже – 18,6 мг/дм3. Аналогичная закономерность отмечена в группе сортов, культивируемых в центральном Дагестане: при одинаковой САТ в винограде урожая первого и второго годов и снижении осадков в 1,6 раза также выявлено увеличение концентрации рутина, которое в среднем составило 19,3 мг/дм3.

Нами изучено влияние климатических факторов - САТ и количества выпавших осадков за вегетационный период на содержание аскорбиновой кислоты в винограде центрального и южного Дагестана (табл. 2). Исследования показали, что независимо от места произрастания, количество витамина С колебалось по годам от 2,9 до 5,2

мг/дм3. Экологические факторы (САТ и количество осадков) в винограде сорта Кремовый из центрального Дагестана не оказывали влияние на содержание витамина С, которое осталось без изменения (5,2; 5,1; 5,1 мг/дм3). В южном Дагестане большая степень реагирования на изменение САТ и количества выпавших осадков за вегетационный период обнаружена в Народном (4,4; 3,7; 2,9 мг/дм3), а меньшая в Зоревом (4,3; 4,0; 3,4 мг/дм3) и Саламе (3,4; 2,8; 2,5 мг/дм3).

Таблица 2. Влияние метеоусловий года на содержание аскорбиновой кислоты в винограде, мг/дм³

Сравнительный анализ результатов исследований первого и второго года показал, что в винограде, выращиваемом в южном Дагестане, относительно низкая САТ 3605°С по сравнению с САТ 4016°С и одинаково высокое количество выпавших осадков за вегетационный период (304 и 340 мм) способствовали формированию большего содержания аскорбиновой кислоты, в среднем 4,1 мг/дм3. В сортах винограда третьего года изучения при относительно высокой САТ 4041°С и минимальном количестве осадков 134 мм концентрация витамина С составила в среднем 2,9 мг/дм3. В группе сортов из центрального Дагестана также отмечено относительно высокое содержание этого витамина в винограде первого года исследований при САТ 3451°С и количестве осадков 364 мм.

Фенольные соединения – один из наиболее распространенных, многочисленных классов природных веществ, являющихся непременным компонентом растительного мира. Они входят в полисахаридные комплексы клеточной стенки, являются запасными веществами в метаболизме растений, оказывают влияние на энергетику системы и окисление субстратов клеточного дыхания. Фенольные вещества являются индукторами (сигнальными веществами) во взаимодействиях растение – микроорганизмы, разобщителями окислительного фосфорилирования. Имеются сведения, что они способны выполнять функции эндогенных ингибиторов роста, развития и репродукции растений. Многие растительные фенольные соединения обладают антимикробными, адаптивными, радиопротекторными и седативными свойствами. Они используются в качестве желчегонных, капилляроукрепляющих, противоязвенных, антисклеротичных средств. Фенольные соединения, наряду с углеводами и органическими кислотами, служат наиболее важной составляющей среди всех компонентов ягоды винограда. Они обусловливают вкус, влияют на их окраску, участвуют в образовании иммунитета. Наряду с витаминами С и Р, фенольные вещества обладают антиоксидантными свойствами [17-20]. Исследование содержания фенольных веществ в винограде центрального и южного Дагестана показало, что концентрация их колебалась от 175,5 до 459,0 мг/дм3 (табл. 3).

Наименьшая степень отклика виноградного растения на изменение метеоусловий обнаружена в сортах Кремовый (256,5-317,3 мг/дм3) и Зоревой (250,4-340,9 мг/дм3), а наибольшая - в Шасле белой (189,0-330,8 мг/дм3) и в Народном (175,5-327,3 мг/дм3). В винограде сортов Шасла белая и Премьер, произрастающих в центральном Дагестане, содержание фенольных веществ при большей САТ и малом количестве осадков в третий год исследований было в 1,7 и 1,5 раза выше, чем в экологических условиях при САТ 3451ºС и количестве осадков 364 мм в первый год изучения. Аналогичная закономерность отмечена в винограде сорта Яй изюм розовый, выращиваемого в южном Дагестане. Такая же тенденция выявлена и в остальных сортах винограда, но она была не существенной.

На примере винограда сорта Шасла белая из различных микрорайонов центрального Дагестана выявлено, что произрастая на суглинистой почве (САТ 3800ºС), растение синтезирует и накапливает в ягоде больше фенольных соединений – 305,5 мг/дм3, чем при культивировании на супесчаной почве - 275,4 мг/дм3 (САТ 4100ºС). Известно, что существенные компоненты ягоды - углеводы, служащие источником энергии и дыхательным материалом для клеток тканей. Они улучшают обмен веществ, активизируют работу печени, содействуют лучшему питанию сердечной мышцы и благотворно влияют на деятельность нервной системы. Сахара виноградной ягоды повышают давление крови, содействуют ослаблению застойных явлений в малом круге кровообращения [21, 22].

Таблица 3. Влияние метеоусловий года на содержание фенольных веществ в винограде, мг/дм³

Содержание сахаров в винограде ранних сортов колебалось от 14,3 до 20,3 мг/дм3. Сопоставление двух показателей химического состава фенольных веществ и сахаров третьего года исследования показало, что наиболее высокая концентрация фенольных веществ обнаружена в винограде с наибольшим содержанием сахара. В Мускате янтарном и Премьере из центрального Дагестана оно составило - 20,3 мг/дм3 и 17,9 мг/дм3, соответственно, Саламе из южного Дагестана - 18,8 мг/дм3.

Выводы: изучение влияния метеорологических условий года на формирование фенольных веществ и рутина в винограде ранних сортов, произрастающих в центральном и южном Дагестане, выявило, что большая теплообеспеченность и меньшее количество осадков способствуют накоплению этих компонентов. Более активному синтезу аскорбиновой кислоты благоприятствуют умеренная сумма активных температур и относительно высокое количество осадков. В ягодах винограда с высокой сахаристостью определено наибольшее количество фенольных веществ.