Содержание экстрактивных веществ в плодах крупноплодных сортов яблонь Ботанического сада им. В. М. Крутовского Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Химия растительного сырья. 1998. №2. С. 31-36

УДК 634.11.076 : 633.88

СОДЕРЖАНИЕ ЭКСТРАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПЛОДАХ КРУПНОПЛОДНЫХ СОРТОВ ЯБЛОНЬ БОТАНИЧЕСКОГО САДА ИМ. В.М. КРУТОВСКОГО

© Р.Н. Матвеева, О.Ф. Буторова, М.В. Репях, Н.В. Моксина, О.Ю. Кулакова

Сибирский государственный технологический университет, г. Красноярск (Россия) E-mail: [email protected]

В статье рассмотрены вопросы содержания сахаров, витамина С, полифенолов и других показателей в плодах 13 сортов яблонь. В летних сортах (Аркад стаканчатый, Золотой шип, Медовка, Петербургское летнее) содержание сахара выше, витамина С и процент кислотности — ниже, чем в зимних сортах (Аврора, Зеленое Крутовского). Повышенное содержание полифенолов отмечено у Золотого шипа, Медовки (летние сорта), Зеленого Крутовского, Шаропая (зимние сорта). Установлено не только межсортовое различие по содержанию экстрактивных веществ, но и в пределах сорта. У сорта Золотой шип варьирование по содержанию витамина С составляет 6,83—8,24 мг%, сахаров — от 24,1 до 25,3%. Выделены сорта и деревья со сбалансированным содержанием элементов, обусловливающие хорошие вкусовые качества и целебные свойства.

Введение

Яблоня домашняя — ценное пищевое и лечебное растение, в плодах которого содержатся 85% воды и 11,3% углеводов, представленных сахарами, преимущественно фруктозой — 6,5—11,8% , глюкозой — 2,5—5,5%, сахарозой — 1,5—5,3%

[1—4].

Вкусовые качества яблок зависят от соотношения содержащихся в них сахаров и органических кислот: яблочной (72%), лимонной (17%) и янтарной (6,8%). На долю остальных кислот приходится около 4%. Важное значение для организма человека имеют содержащиеся в яблоках хлорогеновая, урсуловая кислоты (регулятор обмена веществ), минералы (калий — 248 мг% и железо —

2,2 мг%), ипозит, фолиевая кислота и витамины (А, Вь В2, В3, В6, С, Е, РР, Р, Ri). Содержание витамина С в яблоках в среднем невысокое — от 8 до 60 мг% [3].

Особый интерес представляют пектиновые вещества, способствующие заживлению язв, нейтра-

лизации холестерина, связыванию вредных продуктов, образующихся в результате воспалительных процессов, бактериальных токсинов, осаждению ионов тяжелых металлов, ослаблению последействия радиоактивного поражения [5].

В яблоках содержатся также соединения, обладающие антибиотическими свойствами. Как правило, яблоки с сильным ароматом обнаруживают более сильные фитонцидные свойства [3]. По содержанию биологически активных соединений яблоки уступают некоторым другим фруктам, однако универсальность набора перечисленных выше элементов, возможность длительного хранения делают их незаменимыми в профилактике различных заболеваний, в том числе авитаминозов.

По данным В.Ф. Северина [6], в целом по России яблоня занимает 65—70% площади садов, в т.ч. в Сибири — около 16%, или 1127 га. Для повышения продуктивности яблонь, совершенствования сортимента плодовых культур в Российской Федерации созданы селекционные центры в Мичуринске, Краснодаре, Барнауле и др.

Суровые климатические условия Сибири резко ограничивают возможности промышленного и частного садоводства. Имеющиеся сорта не всегда удовлетворяют запросам садоводов по вкусовым качествам, зимостойкости, устойчивости к вредителям, болезням. Селекционные работы направлены на изучение имеющихся коллекций яблонь, отбор наиболее ценных районированных сортов и биотипов отечественной и зарубежной селекции с целью их последующего размножения для широкого производственного внедрения.

Большой интерес представляет уникальный генофонд одной из старейших в Сибири коллекций плодовых растений в Ботаническом саду им. Вс. М. Крутовского, адаптировавшейся в данных условиях, которая начала формироваться с 1904 г. и в настоящее время насчитывает 39 сортов крупноплодных яблонь, выращиваемых в стелющейся форме.

Насущной проблемой является определение биологически активных и лечебных соединений в плодах яблонь различных сортов в зависимости от условий выращивания. Вещества, входящие в состав яблок, делятся на растворимые в воде (сахара, многоатомные спирты, пентозаны, пектин, органические кислоты, витамины, ферменты, некоторые азотистые, красящие, минеральные вещества) и нерастворимые в воде (целлюлоза, гемицеллюлозы, крахмал, соли органических кислот, нерастворимые азотистые и некоторые красящие вещества). При средней массе плода 146 г сухие растворимые вещества составляют 13,6%, нерастворимые — 2,2% на сырую массу.

Из различных сахаров, входящих в состав плодов, наибольшее пищевое значение имеют дисахарид (сахароза), моносахара (глюкоза или фруктоза) при их следующем соотношении: 6,5—11,8% фруктозы, 2,5—5,5% глюкозы, 1,0—5,3% сахарозы.

В яблоках представлены почти все витамины: Аь Вь В2, В3, В6, С, Е, Р, РР, К, ипозит, фолиевая кислота. Содержание витамина С (аскорбиновая

кислота) варьирует от 8 до 60 мг%. Он играет большую роль в образовании межклеточного склеивающего вещества и в поддержании на нормальном уровне кровеносных сосудов, суставов, костей, зубов, гемоглобина крови. Витамин С необходим для скорейшего заживления поврежденных тканей (раны, переломы, язвы), Кроме того, витамин С повышает иммунитет организма, обладает бактерицидным свойством и поэтому применяется при лечении ряда инфекционных заболеваний.

Кроме основных метаболитов, в плодах имеется значительное количество веществ вторичного происхождения, которые представлены двумя большими группами — терпеноидами и фенольными соединениями [7]. К настоящему времени в растениях найдено свыше 2000 мономерных и олигомерных фенольных соединений. Интерес к этой весьма многочисленной группе веществ объясняется тем, что большинство фенольных соединений (рутин, галотанин и др.) находят практическое применение в медицине.

Рутин и галотанин входят в группу соединений ароматического ряда. Рутин обладает витаминной активностью (группа витамина Р): укрепляет стенки капилляров, регулируя их проницаемость; усиливает действие аскорбиновой кислоты. Особенности образования и накопления фенольных соединений в плодовых растениях являются недостаточно изученными.

Химический состав плодов зависит от сорта, района выращивания, погодных условий, времени сбора, сроков и способов хранения.

По данным Г. С. Беляевой, К.П. Соловьевой, А.Ф. Зиминой, В.А. Смирновой [8], наименьшее количество витаминов содержится в яблоках сорта Апорт алма-атинский, Аргус, Золотое Грайна, Пармен зимний и золотой, произрастающих в Узбекистане и Казахстане: 2—6 мг% витамина С и 25—100 мг% витамина Р. Крымские яблоки отличаются средним содержанием витамина С (4— 7 мг%) в зависимости от года. Больше всего нака-

пливается витамина С у сортов Астраханское красное, Желтое благородное, Кальвиль Лезан, Нарядное Шредера, Пепин Штрюмера, Сеянец Брамлея, Синап белый (12—16 мг%); в средней полосе европейской части России — в сортах Антоновка, Ренет Симиренко, Титовка (до 20 мг%) [9].

По данным З.Я. Лейн, Н.А. Ярковой, И.К. Потаповой [1], содержание витамина С в плодах Папировки в Центральной нечерноземной зоне колеблется от 12,3 до 19,1 мг%, Грушовки московской — от 4,4 до 8,6 мг%. Результаты исследований А.Ю. Раткина [10], проведенные в Московской области, свидетельствуют о том, что сахара в плодах сорта Папировка содержится 9,4 мг%, витамина С — от 11,0 до 23,0 мг%, кислотность составляет 0,89%.

Ф.В.Церевитинов [4], Н.В.Сабуров, Н.В.Антонов [11] установили, что по мере передвижения с севера на юг содержание сахаров и клетчатки увеличивается, кислот и витаминов — понижается. Однако высокосахаристые и с умеренной кислотой мичуринские сорта яблонь, выращенные даже в условиях Сибири, обладают почти такой же сахаристостью, как и в средней полосе. Например, в сортах средней полосы количество витамина Р составляет 66—200 мг%, на Урале — до 900 мг% [3].

Л. Турова, Э. Сапожникова [3] указывают, что в мелкоплодных яблоках витамина С, как правило, больше; в составе незрелых плодов — крахмала, клетчатки, дубильных и пектиновых веществ.

Значительные изменения химического состава плодов происходят под влиянием метеорологических условий вегетационного периода. Так, в условиях прохладного дождливого лета в плодах накапливается меньшее количество сухих веществ, а, следовательно, и сахаров, повышается кислотность [12]. В годы с жарким летом наблюдается обратное явление. Химический состав плодов зависит также от расположения их на дереве и величины плодов: у Папировки повышается саха-

ристость от центра к периферии; чем крупнее плоды, тем больше сахаров и кислот.

Н.В. Сабуров, Н.В. Антонов [11] отмечают, что при нормировании плодов на яблоне можно получать более крупные плоды с более высокой сахаристостью; при увеличении нормы полива — с меньшей кислотностью. В процессе хранения яблоки расходуют сахара, выделяя в окружающую среду углекислоту. Меняется при этом и цвет яблок от зеленого (исчезает хлорофилл) к желтому или красному; плоды становятся мягче, так как содержащийся в них протопектин переходит в пектин.

Экспериментальная часть

Исследования в Ботаническом саду им. Вс.М. Крутовского проводились с целью изучения качественного состава плодов 13 сортов, из которых к летним относятся Аркад стаканчатый, Белый налив, Золотой шип, Медовка, Нобилис, Па-пировка, Петербургская ранняя летняя; зимним — Аврора, Антоновка каменичка, Бельфлер-китайка, Зеленое Крутовского, Ренет бергамотный, Шаро-пай.

Определяли массу плодов, удельный вес, влажность, коэффициент сухости (для перевода результатов химического анализа воздушно сухой навески на абсолютно сухое значение), кислотность, содержание сахаров, витамина С, полифенолов.

Коэффициент сухости определяли по формуле: К= (100^)/100,

где W — относительная влажность плодов, г.

Содержание сахаров в яблочном соке исследуемых плодов определяли по редуцирующей (восстанавливающей) способности в пересчете на глюкозу. Для определения общего выхода сахаров пользовались методикой Бертрана, основанной на реакции окисления сахаров медно-щелочным раствором, в результате которой двухвалентная медь переходит в одновалентную и выпадает в осадок в

виде оксида меди.

Кислотность определяли на основании титрования определенных объемов экстракта раствором

0,1 н щелочи в присутствии индикатора.

Содержание витамина С анализировали методом Р.И. Томчук, Г.Н. Томчук путем смешивания растительного материала (15 г) с 50 г стеклянного порошка, 60 мл 2%-й НС1, 10 мл воды и титрованием 0,001 н раствором йодноватокислого калия в присутствии крахмала. Полифенолы определяли титрометрическим методом Левенталя по А.Л. Курсанову, П.А. Колесникову,

Н.А. Крючковой.

Обсуждение результатов

На основании проведенных исследований установлено, что удельный вес плодов (табл. 1) варьирует у изученных сортов от 0,53—0,54 г/см3 (Золотой шип, Медовка) до 0,78—0,80 (Белый налив, Папировка, Петербургская летняя). Различия плодов по влажности не превышают 6,8%.

Таблица 1

Результаты химического анализа яблок

Сорт Средний удельный вес, г/см3 Влажность, % Витамин С мг/% Сахара (Pb) Кислотность,% Полифенолы, %, в пересчете на рутин 9,8

Аврора 0,б0 83,34 31,б0 21,22 7,09 2,2б

Аркад стакан- 0,бб 85,51 1б,40 27,95 1,54 2,52

чатый

Антоновка 0,б9 83,59 13,90 14,50 б,43 1,05

каменичка

Бельфлер- 0,б7 8б,71 17,90 18,87 2,94 0,88

китайка

Белый налив 0,80 8б,99 19,44 29,05 8,б4 3,47

Золотой шип 0,53 8б,42 11,87 30,5б 4,78 5,б8

Зеленое Кру- 0,б3 8б,59 25,50 28,37 7,10 9,11

товского

Медовка 0,72 83,б 1 4,50 28,07 1,28 4,79

Нобилис 0,92 81,б0 13,б1 18,75 5,88 3,52

Папировка 0,78 85,29 12,92 25,83 б,б8 3,02

Ренет берга- 0,б9 8б,59 12,80 3б,92 б,24 2,75

мотный

Петербургская 0,79 84,21 9,70 25,33 б,43 2,15

летняя

Шаропай 0,71 8б,б4 19,б0 21,35 7,99 4,72

По содержанию витамина С прослеживается сильная изменчивость: самое низкое содержание — у плодов сорта Медовка и Петербургская летняя (4,5—9,7 мг%), самое высокое — у зимних сортов — Аврора (31,6 мг%), Зеленое Крутовского

(25,5 мг%).

Содержание сахара (редуцирующих веществ) находится в пределах от 14,5 до 30,56%. Повышенное содержание сахаров отмечено у яблонь Аркад стаканчатый, Белый налив, Золотой шип,

Медовка, самое низкое — в плодах Антоновки каменички.

Самая высокая кислотность наблюдается у сортов Аврора, Зеленое Крутовского, Шаропай; самая низкая — у сортов Аркад стаканчатый, Бельфлер—китайка, Медовка.

Сравнение результатов анализа, проведенного с плодами яблонь коллекции Ботанического сада им. Вс.М. Крутовского, с литературными данными [13], показало, что содержание витамина С в таких сортах, как Аркад стаканчатый, Белый налив, Бельфлер—китайка, Папировка превышает содержание этого вещества в тех же сортах Ботанического сада МГУ и на Кубани. В сравнении с результатами исследований З.Я. Лейн,

Н.А. Ярковой, И.К. Потаповой [1] по Центральной нечерноземной области и А.Ю. Раткина [10] по Московской области видно, что у сорта Папиров-

ка изменчивость наблюдается в тех же пределах. Содержание кислоты в плодах яблонь сада Кру-товского выше, чем у тех же сортов яблонь, произрастающих в европейской части страны.

Изучена индивидуальная изменчивость содержания сахаров, витамина С в плодах яблони сорта Золотой шип (деревья N 141, 142, 155, 157). При этом отмечено, что в 1997 г. наблюдалось общее снижение концентрации изучаемых элементов по сравнению с 1994—1996 гг. Плоды дерева N 157 достоверно (на 0,05%-м уровне значимости) отличаются по содержанию сахара от дерева N 155: tj=

4,3 (табл. 2). Витамином С наиболее насыщены плоды дерева 141, превосходящие по данному показателю остальные деревья; существенность различий подтверждается t-критерием (t}=2,6— 11,8).

Таблица 2

Содержание сахара и витамина С в плодах сорта Золотой шип

Номер дерева Сахар (Pb), % Витамин С мг% t|, при t405 0=2,45

по сахару по витамину

141 24,9+0,40 8,24+0,10 1,0 —

142 24,4+0,50 7,32+0,10 1,7 2,б

155 24,1+0,20 7,95+0,11 4,3 2,б

157 25,3+0,20 б,83+0,07 — 11,8

Выводы

Прослеживается сильная изменчивость по содержанию экстрактивных веществ в плодах яблонь коллекции Вс.М. Крутовского. Выявлено варьирование сахаров, витамина С, полифенолов, процента кислотности у 13 сортов.

Содержание витамина С у некоторых сортов в саду Крутовского выше, чем у тех же сортов в европейской части страны.

У летних сортов (Аркад стаканчатый, Золотой шип, Медовка, Петербургское летнее) содержание сахара — выше, витамина С и процент кислотности — ниже, чем у зимних сортов (Аврора, Зеленое Крутовского). Повышенное содержание по-

лифенолов отмечено у Золотого шипа, Медовки (летние сорта), Зеленого Крутовского, Шаропая (зимние сорта).

Выделено 9 экземпляров с повышенным содержанием сахаров: N 6, 48, 127 (Золотой шип), 41 (Белый налив), 64, 65 (Медовка), 4, 36, 132 (Аркад стаканчатый); 6 экземпляров с меньшей кислотностью: 4, 36, 78, 153 (Аркад стаканчатый), 64 (Ме-довка), 146 (Бельфлер-китайка).

Литература

1. Лейн З.Я., Яркова Н.А., Потапова И.К. Ви-таминность плодов и ягод в разных районах произрастания // Всес. семинар по биологически активным (лечебным) веществам плодов и ягод: На-

уч. тр. Мичуринск, 1972. 176 с.

2. Медведев В.Д., Короткова Д.П., Кузьминская Р.Ф. Исследование БАВ яблок Кубани // Всес. семинар по биологически активным (лечебным) веществам плодов и ягод: Науч. тр. Мичуринск, 1972. 176 с.

3. Турова А., Сапожникова Э. О пользе яблок // Наука и жизнь. 1988. №8. С. 64-67.

4. Церевитинов Ф.В. Химия и товароведение свежих плодов и овощей. М., 1930. 137 с.

5. Седов Е.Н., Жданов В.В., Седова З.М. Селекция яблони. М., 1989. 256 с.

6. Северин В.Ф. Сорт, среда обитания и парша яблони // Садоводство и виноградарство. 1992. №6. С. 15-18.

7. Церевитинов Ф.В. Химия и товароведение свежих плодов и овощей. М., 1930. 137 с.

8. Беляева Г.С., Соловьева К.П., Зимина А.Ф., Смирнова Н.А. Хранение и переработка овощей и фруктов в домашних условиях. М., 1978. 256 с.

9. Шашилова В.П., Федина В.Н. Хранение и переработка плодов и ягод. 2-е изд., перераб. и доп. М., 1988. 64 с.

10. Раткин А.Ю. Краткий справочник садовода. М., 1991. 96 с.

11. Сабуров Н.В., Антонов Н.В. Хранение и переработки плодов и овощей. М., 196". 448 с.

12. Франчук Е.П. Химико-технологическая оценка мичуринских и новых сортов плодовых и ягодных культур: Дисс...канд. с.-х. наук. Мичуринск, 1952. 23 с.

13. Гусева И.Н. Яблоки в вашем саду. М., 1992. 189 с.

Поступило в редакцию 22.04.98