УДК 634.8 Виноградарство, виноградные лозы и виноградники
УДК 635.34 Капуста. Brassica olearata L.
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, вегетацион¬ных и полевых опытов. Экспериментальным путем установлена возможность гормональной регуляции физиологичес¬ких 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 (К2SO4) 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 °С) /1500 лм, 6500 К, 24 ч, 20–22 °С в течение 15–20 сут.
виноград, томат, брокколи, ФПП, БАД, профилактика социально значимых заболеваний
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). Множество 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 методом 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: физиолого-биохимические 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 |
|
НСР05 |
24 |
|
|
8 |
Таблица 2
Фенольный комплекс семян сорта Первенец Магарача (2022 г.)
|
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 |
|
|||
Агробиологические особенности сорта томата Ляна позволяют получать продукцию без применения пестицидов. Урожай томата выше при ограничении водообеспеченности в начале созревания, что, возможно, проявление биологической закономерности – растение увеличивает семенную продуктивность в ухудшающихся условиях произрастания, в данном случае увеличением числа плодов на растении (табл. 3).
Таблица 3
Урожай томата сорта Ляна (2023 г.)
|
Вариант |
Режим орошения |
Количество плодов, шт. |
Масса плода, г |
Урожай с куста, г |
|
|
г |
% к эталону |
||||
|
1. ГК3 (эталон) |
А |
19 |
60 |
1140 |
100 |
|
Б |
21 |
48 |
1104 |
97 |
|
|
2. ЦАС +ГК3 +К2 SO4 |
А |
21 |
60 |
1260 |
111 |
|
Б |
32 |
50 |
1600 |
140 |
|
|
3. ЦАС +ГК3 +К2 SO4 + Фитоспорин |
А |
23 |
54 |
1242 |
109 |
|
Б |
29 |
56 |
1624 |
142 |
|
|
4. Контроль |
А |
20 |
40 |
800 |
70 |
|
Б |
24 |
52 |
1144 |
100 |
|
|
НСР05 |
|
|
|
94 |
|
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
Химический состав томатов, ДСОСВиО (27.07.2023)
|
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+К2SO4 |
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
Структура плодов томата сорта Ляна, %
|
Вариант |
Режим орошения |
Мякоть (без семян) |
Кожица |
Всего |
|
|
% |
% к эталону |
||||
|
1. ГК3 (эталон) |
А |
41,5 |
1,1 |
42,6 |
100 |
|
Б |
44,3 |
6,8 |
51,1 |
121 |
|
|
2. ЦАС +Гк +К2 SO4 |
А |
20,7 |
1,6 |
22,1 |
52 |
|
Б |
25,8 |
6,9 |
54,8 |
129 |
|
|
3. ЦАС +Гк +К2 SO4 + 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 |
|
На фоне недостаточного обеспечения влагой в период созревания урожая, а в биологическом смысле в период формирования семенного потомства растений, суммарное содержание каротиноидов 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 глюкозинолатов, 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 онкопротекторного 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
Влияние ФАС на развитие проростков брокколи сорта Тонус (2023 г.)
(субстрат вермикулит, возраст – 21 день)
|
Вариант |
Гипокотиль, мм |
Масса 100 растений, г |
Выход сухой массы, % |
|
Естественное освещение + НАС 0,1 мг/л, ЭАС 50 мг/л + K2SO4 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 + K2SO4 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 + K2SO4 60 мг/л + KNO3 1,0 г/л |
99,9 |
12,73 |
445 |
Заключение. Для повышения медико-биологической 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 (ГК3), сульфат калия 30 мг/л (К2SO4) 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 °С) /1 500 лм, 6 500 К, 24 ч, 20–22 °С в течение 15–20 сут.
1. Экология и питание. Проблемы и пути решения / М.Б. Ребезов [и др.] // Фундаментальные исследования. 2011. № 8, ч. 2. С. 393–396.
2. 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.
3. Тагирова П.Р., Касьянов Г.И. Пищевые добавки из семян и кожицы ягод винограда // Научные труды КубГТУ. 2015. № 9. C. 281–296.
4. Sanjiv A., Akkinappally V. Tomato lycopene and its role in human health and chronic di-seases // CMAJ, 2000. 163(6). P. 739–744.
5. 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.
6. 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.
7. Avato P., Argentieri P. Cite as Brassicaceae: a rich source of health improving phytochemicals // Phytochemistry Reviews. 2015. Vol. 14. Is. 6. P. 1019–1033.
8. 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.
9. HPLC Separation of Sulforaphane Enantiomers in Broccoli and Its Sprouts by Transformation into Diastereoisomers Using Deriva¬tization with (S)-Leucine / M. Okada [et al.] // J. Agric. Food Chem. 2017–65 (1). P. 244–250.
10. 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.
11. 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 производства в условиях южного Дагестана // Известия Дагестанского ГАУ. 2019. № 1. С. 45–52.
12. ГОСТ 8756.13-87. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения сахаров. М.: Стандартинформ, 2010. 12 с.
13. ГОСТ 24556-89. Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения витамина C. М.: Издательство стандартов, 2003. 11 с.
14. Вигоров Л.И. Метод определения Р-актив-ных веществ // Труды III семинара по БАВ. Свердловск, 1972. 362 с.
15. 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.
16. Методическое и аналитическое обеспечение исследований по садоводству. Краснодар: ГНУ СКЗНИИСиВ, 2010. 300 с.
17. Черноусова Н.И., Яшин Я.И. Определение суммарного содержания антиоксидантов в семенах фруктов, ягод, овощей амперометрическим методом // Фенольные соединения: фундаментальные и прикладные аспекты: 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.
18. 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.
19. Generalov I.I. Opredelenie fitoaleksina resve-ratrola v mestnyh rastitel'nyh istochnikah // Dostizheniya fundamental'noj, klinicheskoj mediciny i farmacii: mat-ly 67-j nauch. sessii sotrudnikov un-ta (Vitebsk, 2-3 fevralya 2012 g.). Vitebsk, 2012. S. 274–275.
