The purpose of research is to study the biochemical composition of the fruits of Amelanchier alnifolia (Nutt.) Nutt. and A. spicata (Lam.) K.Koch (Maloideae, Rosaceae), common in Russia. Objectives: to study the content of bioflavonoids, anthocyanins, vitamin C, sugars and the amount of organic acids in the fruits of selected forms grown from seeds of A. alnifolia plants of Canadian selection, as well as their comparison with the chemical composition of fruits in samples of A. spicata naturalized in the Ramensky district of Moscow areas. The biochemical study was carried out in 2020–2021 in the VILAR laboratory according to generally accepted methods of the State Pharmacopoeia of the Russian Federation, XIV edition. Biochemical analysis used 40 samples obtained from 4 forms of A. alnifolia: Al1, Al2, Al 3, Al4 (selected seedlings from Canadian varieties grown from seeds sent from Saskatchewan) and 4 forms of A. spicata: Sp1, Sp2, Sp3, Sp4 (collected in a pine forest near the city of Ramenskoye, the Moscow Region). Information processed in Microsoft Excel. It has been established that the total content of bioflavonoids in the fruits of A alnifolia is 163–280 mg%, in A. spicata it is 190–310 mg%. The amount of anthocyanins in the fruits of A alnifolia is 525–930 mg%, in A. spicata it is 423–615 mg%. The share of ascorbic acid in selected forms of A alnifolia is 15.4–29.2 mg%, in A. spicata 21.4–35.3 mg%. The content of organic acids in the fruits of two types of shadberry ranges from 0.19 to 0.83 %. The fruits of A. spicata contain 15 % more sugars than those of A alnifolia (more than 6 %). Selected forms of A alnifolia originating from Canada, under the conditions of central Russia, are not inferior in chemical composition to the fruits reported by foreign authors, and can be included in further study for breeding purposes.
Amelanchier alnifolia, Amelanchier spicata, fruits, bioflavonoids, anthocyanins, ascorbic acid, sugar, organic acids
Введение. Среди декоративных кустарников, дающих съедобные плоды, известны виды рода Amelanchier Medik. (Maloideae, Rosaceae), происходящего из Северной Америки. В России часто встречается ирга колосистая (A. spicata (Lam.) K.Коch), которую в XX в. широко использовали для устройства живых изгородей как декоративную и неприхотливую культуру. Такая же неприхотливая и зимостойкая ирга ольхолистная (A. alnifolia (Nutt.) Nutt.) представляет интерес как плодовая культура, у которой в Канаде получены урожайные и крупноплодные сорта Tissen, Altaglow, Forestburg, Northline, Smoky, Regent, Pembina, Martin, Honneywood и пр., предназначенные для получения сырья винодельческой промышленности [1].
Оба вида ирги настолько зимостойки, что выдерживают суровый климат, регулярно цветут и плодоносят в Центральной Сибири, сохраняя декоративность более 30 лет [2–4]. К настоящему времени A. spicata натурализовалась и стала обычным видом в европейской части России, активно заселяет сосновые леса, угрожая аборигенной флоре [5]. В северных лесостепях Средней Сибири тоже отмечен натурализующийся вид ирги (некорректно названный A. ovalis Medik.), способный вегетативно самовозобновляться по местам заноса [6], что свойственно A. spicata.
Плоды ирги имеют приятный сладкий вкус, в них есть витамины С, A, B2, В6, В9 и флавоноиды (кверцетин, катехин и пр.) [7, 8]. Плоды ценятся благодаря витаминам и полифенольным соединениям, обладающим антиоксидантной активностью [9–11]. Они помогают в адаптации после эмоциональных нагрузок и ускоряют восстановление здоровья после тяжелых заболеваний. Компонентный состав плодов ирги, растущей в условиях Красноярского края, включает минеральные вещества: натрий (25 мг/кг), калий (1602 мг/кг), железо (4,8мг/кг), цинк (16,2 мг/кг), медь (7,2 мг/кг), кальций (0,3 %), фосфор (0,16 %) и магний (0,1 %) [12]. Плоды используются как растительное сырье для получения яркоокрашенных напитков и пищевых продуктов, благодаря наличию в плодах пектинов (0,34 %), сахарозы (до 8,5 %) и органических кислот их используют для приготовления желе, мармелада и пастилы [12, 13].
Показатели химического состава плодов зависят от условий, в которых произрастают растения ирги. Плоды канадских сортов Pembina, Martin, Honneywood, культивируемых в Польше, характеризуются средней массой 0,3 г, диаметром 10–12 мм, содержанием флавоноидов 170–415 мг% и суммой антоцианов 108–
160 мг%, в составе которых превалируют цианидины [14].
Цель исследования – изучение биохимического состава плодов у двух, наиболее распространенных видов ирги в условиях Московского региона.
Задачи: определение содержания биофлавоноидов, антоцианов, витамина С, сахаров и суммы органических кислот в плодах отборных форм, выращенных из семян растений A. alnifolia канадской селекции, а также сравнение их с химическим составом плодов у образцов A. spicata.
Материал и методы. Материалом изучения служили отборные формы A. alnifolia и образцы натурализовавшихся растений A. spicata из Московской области (Раменский р-н). Биохимическое исследование проведено в 2020–2021 гг. на свежесобранных плодах в лаборатории ВИЛАР по общепринятым методикам на основе Фармакопейных статей (ФС) Государственной фармакопеи, XIV издание [15]. Количественное определение суммы биофлавоноидов (мг%) (в пересчете на рутин) проводилось по ФС 2.5.0106.18 Fructus rosae. Количественное определение антоцианов (мг%) осуществлялось в пересчете на цианидин-3-О-глюкозид по ФС 2.5.0002.15 Aroniae melanocarpae recens fructus. Спектрофотометрическое определение оптической плотности проводилось на спектрофотометре UV 1800 Shimadzu (Japan). Содержание аскорбиновой кислоты (мг%) исследовалось методом титрования с водным раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия по ФС 2.5.01.06.18 Fructus rosae. Определение суммы органических кислот (%) – титриметрическим методом (в пересчете на яблочную кислоту) по ФС 2.5.0093.18 Sorbi aucuparia fructus.. В биохимическом анализе использовано 40 образцов, полученных от 4 форм A. alnifolia:Al1, Al2, Al 3, Al4 (отборные сеянцы от сортов канадской селекции, выращенные из семян, присланных из Саскачевана) и 4 форм A. spicata: Sp1, Sp2, Sp3, Sp4 (собранных в сосновом лесу, около г. Раменское Московской области). Сведения обработаны в программе Microsoft Excel. Допустимая ошибка измерений не превышает нормы (Р≤5 %).
Результаты и их обсуждение. Плодоношение видов ирги в Московской области наблюдается ежегодно. Стадия потребительской зрелости плодов наступает в конце июля.
Как показано в таблице, плоды у отборных форм ирги ольхолистной более крупные (до 12–17 мм в диаметре), чем у ирги колосистой. Особенно выделялись урожайная форма Al2 и крупноплодная форма Al4, хотя по лучшему вкусу отмечена менее урожайная форма Al1. У A. spicata плоды мельче (до 8–11 см в диаметре), кисло-сладкие на вкус.
Анализ показал, что в плодах A alnifolia содержание биофлавоноидов (163–280 мг%) немного меньше, чем у A. spicata (190–310 мг%) (рис. 1). Известно, что оксикоричные кислоты, флавонолы и катехины, входящие в состав биофлавоноидов, обладают капиллярно-укрепляющими, противовоспалительными и желчегонными свойствами. Они тонизируют сердечную деятельность и способны поддерживать противоопухолевую активность клеток [8, 10].
Характеристика плодов Amelanchier alnifolia и A. spicata
|
Образец |
Диаметр плода, мм |
Число плодов в кисти, шт. |
Масса 10 плодов, г |
|
Amelanchier alnifolia |
|||
|
Al1 |
до 14 |
7-9 |
3,9±0,4 |
|
Al2 |
до 17 |
8-12 |
4,9±0,7 |
|
Al3 |
до 12 |
7-11 |
3,2±0,1 |
|
Al4 |
до 15 |
5-15 |
4,5±0,3 |
|
Amelanchier spicata |
|||
|
Sp1 |
до 8 |
4-10 |
2,7±0,2 |
|
Sp2 |
до 10 |
5-9 |
3,0±0,5 |
|
Sp3 |
до 11 |
4-8 |
3,8±0,1 |
|
Sp4 |
до 9 |
6-9 |
3,1±0,2 |
Рис. 1. Сумма биофлавоноидов в плодах A. alnifolia и A. Spicata, мг %, а.с.м.
Значительной частью в фенольных соединениях являются антоцианы, влияющие на интенсивность окраски и товарный вид продуктов переработки плодов ирги. Как видно на рисунке 2, в плодах A. spicata и A alnifolia концентрация антоцианов изменяется в пределах от 423 до 930 мг%. В изученных образцах наибольшим содержанием антоцианов выделялись плоды у A. alnifolia: Al2 – 930 мг% и Al1 – 850 мг%.
Рис. 2. Сумма антоцианов в плодах A. alnifolia и A. spicata, мг %, а.с.м.
Содержание аскорбиновой кислоты, важной биологически активной составляющей, в плодах двух видов ирги практически одинаковое – в среднем около 25 мг %; при этом максимальное содержание витамина С отмечено у образца Sp1 – 35 мг%, минимальное у Al3 –
15,4 мг% (рис. 3).
Сумма органических кислот является важной характеристикой в химическом составе плодов и отражается на их вкусовых качествах. Вкус у A. spicata более кислый, чем у ирги ольхолистной. В плодах A. spicata содержится органических кислот от 0,53 до 0,83 %; A. alnifolia – от 0,19 до 0,64 % (рис. 4).
Рис. 3. Содержание аскорбиновой кислоты в плодах A.alnifolia и A. spicata, мг %, а.с.м.
Рис. 4. Содержание органических кислот в плодах A. alnifolia и A. spicata, %, а.с.м.
По нашим данным, плоды A. spicata (7,25–8,10 %) более насыщены сахарами, которые представлены фруктозой и сахарозой, чем плоды A. alnifolia (6,35–6,79 %, а.с.м.).
Заключение. В результате исследования, проведенного в Московском регионе, определено содержание биофлавоноидов, антоцианов, аскорбиновой кислоты, сахаров и органических кислот в свежесобранных плодах двух видов ирги. Установлено, что общее содержание биофлавонидов в плодах A. alnifolia составляет 163–280, A. spicata – 190–310 мг%. Сумма антоцианов в плодах A alnifolia – 525–930, A. spicata – 423–615 мг%. На долю аскорбиновой кислоты у отборных форм A alnifolia приходится 15,4–29,2 мг%, у A. spicata 21,4–35,3 мг%. Содержание органических кислот в плодах двух видов ирги находится в пределах от 0,19 до 0,83 %.
В плодах A. spicata сахаров на 15 % больше, чем у A. alnifolia (более 6 %). Отборные формы A. alnifolia, происходящие из Канады, в условиях средней полосы России не уступают по химическому составу плодам, о которых сообщают зарубежные авторы, и могут быть включены в дальнейшее изучение для целей селекции.
1. Kuklina A.G. Zhimolost', irga. M.: Niola-press, 2007. 204 s.
2. Vstovskaya T.N., Koropachinskiy I.Yu. Drevesnye rasteniya Central'nogo sibirskogo botanicheskogo sada. Novosibirsk: SO RAN, 2005. 235 s.
3. Sedacheva M.I., Varaksin M.I. Inorayonnye drevesnye rasteniya v usloviyah Krasnoyarskoy lesostepi // Vestnik KrasGAU. 2007. № 2. C. 163–168.
4. Shestak K.V. Introdukciya nekotoryh vidov semeystva Rosaceae v dendrarii Sibirskogo gosudarstvennogo universiteta nauki i tehnologiy imeni akademika M.F. Reshetneva // Vestnik KrasGAU. 2018. № 5. S. 318–322.
5. Kuklina A.G. Naturalization of Amelanchier Species from North America in a Secondary Habitat // Russian Journal of Biological Invasions. 2011. Vol. 2. № 2–3. P. 103–107. DOIhttps://doi.org/10.1134/S2075111711020056.
6. Antipova E.M. Sornaya rastitel'nost' severnyh lesostepey Sredney Sibiri // Vestnik KrasGAU. 2008. № 2. S. 80–84.
7. Kuklina A.G., Sorokopudov V.N., Cybul'ko N.S. Fitohimicheskiy analiz plodov i list'ev irgi (Amelanchier Medik.) v kul'tigennyh i invazionnyh populyaciyah // Plodovodstvo i yagodovodstvo Rossii. 2017. T. 49. S. 182–185.
8. Kuklina A., Sorokopudov V., Stepanova A. Amelanchier Medik. (Rosaceae) fruits - a nutrition dietary product and a source materials for phytopharmacology // Agrobiodiversity for Improving Nutrition, Healt and Life Quality. Nitra. 2017. Vol. 1. P. 268–272. DOI:10.15414/ agrobiodiversity.2017.
9. Ozga J.A., Saeed A., Reinecke D.M. Anthocyanins and nutrient components of saskatoon fruits (Amelanchier alnifolia Nutt.) // Canadian Journal of Plant Science. 2006. Vol. 86. № 1. P. 193–197. DOIhttps://doi.org/10.4141/P05-139.
10. Juríková T., Balla S., Sochor J., Pohanka M., Mlcek J., Baron M. Flavonoid profile of saskatoon berries (Amelanchier alnifolia Nutt.) and their health promoting effects // Molecules. 2013. Vol. 18 (10). P. 12571–12586. DOIhttps://doi.org/10.3390/molecules 181012571.
11. Lachowicz S., Oszmiański J., Wiśniewski R., Seliga Ł., Pluta S. Chemical parameters profile analysis by liquid chromatography and antioxidative activity of the Saskatoon berry fruits and their components // European Food Research and Technology. 2019. Vol. 245 (9). P. 2007–2015. DOIhttps://doi.org/10.1007/s00217-019-03311-2.
12. Velichko N.A., Mashanov A.I. Himicheskiy sostav plodov irgi kruglolistnoy i razrabotka receptury alkogol'nogo napitka na ee osnove // Vestnik KrasGAU. 2019. № 2 (43). S. 135–138.
13. Morozova O.V., Uchasov D.S. Perspektivy ispol'zovaniya plodov irgi pri sozdanii funkcional'nyh pischevyh produktov dlya sportsmenov // Nauka. 2020. №. 7 (32). C 168–171.
14. Szpadzik E., Tomasz K. The Yield, Fruit Quality and Some of Nutraceutical Characteristics of Saskatoon Berries (Amelanchier alnifolia Nutt.) in the Conditions of Eastern Poland // Agriculture. 2021. Vol. 11 (824). P. 1–15. DOI:https://doi.org/10.3390/agriculture11090824.
15. Gosudarstvennaya farmakopeya RF, XIV izdanie. 2019. [Internet-resource] URL: https://femb.ru/record/pharmacopea14.
