Содержание антоцианов в свежих и длительно замороженных плодах смородины черной (Ribes nigrum L.) сортов селекции ФГБНУ ФНЦ Садоводства
Высокие нагрузки способствуют ускорению окислительных процессов в организме человека, образованию свободных радикалов, что негативно сказывается на здоровье и продолжительности жизни, приводит к преждевременному старению организма. Замедлению окислительных процессов в организме человека способствуют вещества антиоксидантной природы, которые могут быть перехватчиками этих свободных радикалов, в том числе антоцианы.
Антоцианы — это окрашенные гликозиды гидроксипроизводных 2-фенилхромена, относящиеся к флавоноидам, широко распространенные у растений. Их регулярное употребление в пищу приносит пользу для здоровья человека, главным образом благодаря их способности нейтрализовать свободные радикалы, которые способствуют окислительным процессам в организме.
Регулярное употребление продуктов, богатых антоцианами, приносит ряд преимуществ для здоровья человека. Эти способности могут противодействовать уровням окислительного стресса, предотвращать развитие воспалительных процессов, защищать органы человека и клеточные компоненты от повреждений и, таким образом, обеспечивать защиту на различных уровнях. Антоцианы являются природными соединениями, обладающими разнообразными фармакологическими эффектами.
Положительное влияние антоцианов на организм человека способствовало разработке различных биологически активных добавок на их основе. Выявлены группы антоцианов и антоцианидинов (дельфинидин и его антоциан дельфинидин-3-О-рутинозид, дельфинидин-3-О-глюкозид, цианидин-3-О-глюкозид), обладающих наибольшей антиоксидантной активностью.
Использование антоцианов как важных компонентов пищевых, косметических и фармацевтических продуктов ограничивается их чистотой и сохранением биологической активности в процессе производства и хранения. Поэтому в настоящее время является актуальным поиск сырья, в том числе ягодного, с высоким содержанием антоцианов и способностью сохранять антиокислительные свойства при переработке и длительном хранении. Важным параметром является экономическая эффективность производства различных добавок из растительного сырья на основе ягод.
Результаты многочисленных исследований показали, что ягоды смородины черной (Ribes nigrum L.) содержат в биохимическом составе целый комплекс витаминов, что позволяет использовать их как лечебно-профилактический продукт питания. Наличие флавоноидов в ягодах смородины черной обеспечивает им высокие антиоксидантные свойства, а их употребление защищает от вредного воздействия окружающей среды и оказывает в целом положительное воздействие на организм. Причем по содержанию антоцианов плоды черной смородины являются одним из лидеров среди плодово-ягодных культур (до 180 мг / 100 г съедобной части), что позволяет использовать ягодное сырье для производства фармацевтических препаратов. Включение в рацион питания ягод смородины черной способствует регенеративным процессам в организме, укреплению иммунитета.
В настоящее время актуальны исследования по отбору наиболее перспективных сортов смородины черной с высоким содержанием антоциановых пигментов для возделывания в промышленных масштабах и разработка технологических решений по их максимальному сохранению при переработке ягодного сырья. Температура является критическим параметром промышленной обработки пищевых продуктов, который влияет на пищевую ценность, особенно воздействуя на термочувствительные соединения, в том числе антоцианы.
Необходимы дальнейшие исследования термостабильности антоцианов, определения их устойчивости при заморозке (нагревании) как в экстрактах, так и в реальных пищевых матрицах.
Цели исследования — определение суммарного содержания антоцианов в ягодах смородины черной различных сортов в сыром виде и после их длительного хранения в замороженном виде, выделение сортов с высоким содержанием антоцианов, оценка их стабильности в течение двух сезонов, рекомендация сортов для использования в качестве источников антиоксидантов.
Материалы и методы исследования
Объектом исследований служили свежие и замороженные плоды 12 сортов смородины черной (Ribe snigrum L.) селекции ФГБНУ ФНЦ Садоводства: Бармалей, Брянский агат, Дебрянск, Миф, Чародей, Гамаюн, Стрелец, Вера, Кудесник, Фаворит, Каскад, Подарок ветеранам.
Выбранные сорта обладают ценными хозяйственными признаками в 2021 и 2022 гг. Они отличаются зимостойкостью, устойчивы к болезням и вредителям и внесены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных для производственного использования в Российской Федерации. Исключение составляет новый крупноплодный сорт Фаворит (патент № 13486), который проходит государственные испытания в системе ГСИ.
Исследования суммарного содержания антоцианов проведены в лаборатории репродуктивной биотехнологии ФГБНУ ФНЦ Садоводства в соответствии с ГОСТ 32709-2014 методом рН-дифференциальной спектрофотометрии.
В работе использовались стандартные методы для отбора проб по ГОСТ 26313-2014 и пробоподготовки по ГОСТ 26671-2014.
Отобранные ягоды смородины черной были поделены на две пробы от каждого сорта: первая проба была сразу исследована на антоцианы, а вторая — помещена на длительное хранение в кельвинатор U535 Innova (Eppendorf, Германия) с температурой ниже -70 °С для дальнейшего эксперимента по определению антоцианов.
Для реализации метода предварительно были приготовлены два буферных раствора: pH 1,0 (25 см3 1,5%-ного раствора хлорида калия смешивали с 67 см3 0,2 М раствора соляной кислоты) и pH 4,5 (1,64 г уксуснокислого натрия 3-водного в 100 см3 воды), значение рН доводили до номинального добавлением концентрированной соляной кислоты.
Отбирали пробы ягод массой 1,0 г (погрешность 0,1 г), затем гомогенизировали, центрифугировали с ускорением не менее 900 g в течение 20 мин. при 4 °С. Надосадочную жидкость переносили в мерные колбы вместимостью 50 см3 каждая и доводили до метки буферными растворами с pH 1,0 и 4,5 (рис. 1). При высокой концентрации антоцианов пробу дополнительно разбавляли. Коэффициент разбавления учитывали при расчете конечной концентрации антоцианов.
Раствор выдерживали в течение 15 мин. и проводили измерение оптической плотности подготовленных проб на спектрофотометре ПЭ-5400УФ («Экрос Хим», Россия) при длинах волн 510 и 700 нм (рис. 2).
Измерения оптической плотности проб проводили в двух повторностях, разность оптической плотности ΔА вычисляли как разность оптических плотностей растворов при разных длинах волн и разных значениях pH по ГОСТ 32709-2014.
Окончательные результаты оформляли согласно ГОСТ ИСО/МЭК 17025 с указанием погрешности метода:
Сср ± 0,01 × δ × Сср, в условиях повторяемости, млн-1,
где: Сср — среднее значение концентрации антоцианов, млн-1; δ — границы относительной погрешности измерений, %, согласно ГОСТ 32709-2014.
Результаты и обсуждение
Основными факторами, влияющими на извлечение антоцианов из ягод и фруктовых остатков, являются характеристики образца (такие, как активность воды в образце, жесткость клеточной стенки растения). В литературе описаны различные методы выделения антоцианов из растительного сырья и оценки их содержания, предлагаются новые и совершенствуются известные методы спектрометрии.
Для исследования были отобраны сорта смородины черной селекции ФГБНУ ФНЦ Садоводства, отличающиеся высокой урожайностью, стойкостью к стрессовым факторам и болезням и активно возделываемые в Центральной полосе Российской Федерации. Представляло интерес оценить эти сорта как перспективные источники функциональных добавок к продуктам питания, определить влияние условий хранения на сохранение антиоксидантной активности ягодного сырья.
По результатам оценки содержания антоцианов в ягодах смородины черной за 2021 г. были выделены сорта, имеющие высокий уровень содержания антоцианов (более 1400 млн-1). Такими сортами оказались Бармалей, Дебрянск, Миф, Фаворит.
Самый высокий показатель суммы антоцианов в пересчете на цианидин-3-глюкозид в 2021 г. отмечен в плодах крупноплодного сорта Дебрянск (1860 ± 130 млн-1), а самый низкий — у десертного сорта Брянский агат (1010 ± 70 млн-1).
Оценка содержания антоцианов за 2022 г. показала, что сорта Дебрянск и Миф были лидерами по накоплению антоцианов. Самый высокий показатель суммы антоцианов в 2022 г. отмечен у сорта Дебрянск (1730 ± 121 млн-1), а самый низкий — у сорта Стрелец (950 ± 95 млн-1). По результатам оценки среднего показателя содержания антоцианов в ягодах смородины черной за 2021–2022 гг. были выделены сорта с высоким уровнем их содержания (Бармалей, Дебрянск, Миф, Фаворит).
Самый высокий средний показатель суммы антоцианов в ягодах отмечен у сорта Дебрянск (1795 ± 125 млн-1), а самый низкий — у сорта Брянский агат (985 ± 98 млн-1) (табл. 1).
Для оценки возможности использования ягод смородины черной после длительного хранения в замороженном виде в качестве источника антиоксидантов проведены исследования содержания суммы антоцианов в ягодах, хранящихся в замороженном виде при -75 °С в течение 7 мес.
По результатам оценки суммы антоцианов установлено, что в плодах сортов Бармалей, Брянский агат, Дебрянск, Миф, Чародей, Гамаюн, Вера, Фаворит, Каскад и Подарок ветеранам количество антоцианов снизилось (от 5,4 до 52,1%), а в ягодах сортов Стрелец и Кудесник — увеличилось (0,4–5,7%) (рис. 3).
Подобное отклонение (до 7%) как в сторону увеличения, так и уменьшения укладывается в погрешность метода, однако резкое снижение количества антоцианов (сорт Брянский агат, Чародей) может быть связано с разрушением оболочек клеток, из-за чего произошло взаимодействие антоцианов с внешней средой, низким содержанием аскорбиновой кислоты или других антиоксидантов, пониженной общей кислотностью.
На основании полученных данных можно сделать вывод о целесообразности использования ягодного сырья смородины черной в качестве перспективного источника антоцианов, обладающих выраженной антиоксидантной активностью.
Выводы
Проведенные исследования позволили установить возможность использования ягод смородины черной в качестве источника антоцианов, определили возможные технологические условия сохранения антиоксидантных свойств ягодного сырья при переработке и длительном хранении.
Оценка суммарного содержания антоцианов в ягодах смородины черной в течение двух лет, количества антоцианов в плодах после их длительного хранения в замороженном виде позволила выделить сорта Дебрянск, Фаворит, Бармалей, Миф как наиболее ценные для использования в качестве функциональной добавки к продуктам питания и для дальнейшего использования как продуктов — источников антиоксидантов.
Оценка влияния длительной заморозки ягод смородины черной позволила выявить снижение количества антоцианов в плодах, что необходимо учитывать при хранении данной продукции и изготовлении на их основе биологически активных добавок.
Обеспечение надлежащих термических условий для обработки продуктов, богатых антоцианами, позволит разработать рациональный дизайн для будущего производства стабильных функциональных продуктов, в значительной степени сохраняющих биологическую активность и их функциональные возможности.
Об авторах
Алла Гузеева1; аспирант
alla1988.88@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-4654-8413
Ирина Александровна Капитова1; кандидат химических наук, старший научный сотрудник
kiastandart@gmail.com; https://orcid.org/0000-0003-3629-4461
Фёдор Фёдорович Сазонов1; доктор сельскохозяйственных наук, доцент, ведущий научный сотрудник
sazon-f@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-1760-5992
Константин Витальевич Павлов1; кандидат химических наук, старший научный сотрудник
pavlovkonsta@yandex.ru; https://orcid.org/0009-0004-4445-6314
Владимир Владимирович Захарычев2; кандидат химических наук, доцент кафедры
zakharychev.v.v@muctr.ru; https://orcid.org/ 0009-0003-2142-4822
1Федеральный научный селекционно-технологический центр садоводства и питомниководства (ФГБНУ ФНЦ Садоводства) Загорьевская ул., 4, Москва, 115598, Россия
2Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Миусская пл., 9, Москва, 125047, Россия
УДК 543.54:547.973
DOI: 10.32634/0869-8155-2024-388-11-99-103
