Плоды земляники садовой (Fragaria × ananassa Duch.) как ценный источник микронутриентов

Полный текст

Введение

Земляника садовая (Fragaria × ananassa Duch) – одна из наиболее ценных и популярных ягодных культур с уникальным цветом, вкусом и ароматом плодов. Ее употребляют в свежем, замороженном и переработанном (соки, джемы, желе) видах. По данным ФАО, мировое производство земляники превышает 9 млн. т. Китай и США совместно производят 57% от общего мирового урожая земляники. Третье место с годовым объемом производства 468 тыс. т занимает Мексика (Guevara-Teran et al., 2023). Российская Федерация с производством земляники 197 тыс. т находится на 7 месте в мировом рейтинге.

Осведомленность населения о положительном влиянии потребления фруктов, в том числе земляники, на общее состояние здоровья и самочувствие постоянно растет (Cosme et al., 2022). Вследствие относительно высокой пищевой ценности и антиоксидантной активности ее плодов и значительной пользы для здоровья, землянику рассматривают как функциональный продукт (Basu et al., 2014; Chaves et al., 2017; Guevara-Teran et al., 2023). В целом плоды земляники могут представлять важный источник поступления таких микронутриентов в рационе человека, как аскорбиновая кислота и полифенольные вещества (Лукъянчук, Жбанова, 2017; Жбанова, Лукъянчук, 2022).

Аскорбиновая кислота – одно из важнейших биологически активных соединений, необходимых для нормального функционирования организма. Недостаток аскорбиновой кислоты характерен для значительной части (10…30%) взрослого и детского населения РФ, особенно в зимне-весенний период года, что обусловлено недостаточным и нерегулярным потреблением зелени, свежих овощей и фруктов (Абалина и др., 2022).

Согласно информации о содержании аскорбиновой кислоты в свежих плодах земляники в ряде баз данных химического состава продуктов питания (США, Турция, Франция, Дания, Швейцария, Чехия, Швеция, Португалия, Бразилия, Аргентина, Мексика, Испания), различия составили от 47,0 мг/100 г (Португалия, Таблицы состава продуктов питания) до 88,7 мг/100 г (Аргентина, Таблицы состава пищевых продуктов) (https://www.fao.org/infoods/infoods/tables-and-databases/en). Российскими исследователями содержание аскорбиновой кислоты в плодах земляники оценивается в количестве 60,0 мг/100 г (Тутельян, 2012).

Во многих исследованиях антиоксидантные свойства плодов и ягод в основном связывают с полифенолами. Фенольные соединения, содержащиеся в плодах земляники, относятся к следующим группам: флавоноиды (флаванолы, флавонолсодержащие соединения и антоцианы), фенольные кислоты (гидроксибензойные и гидроксикоричные кислоты) и гидролизуемые дубильные вещества (галлотаннины и эллаготаннины) (Crespo et al., 2010; Giampieri et al., 2015; Chaves et al., 2017; Lin et al., 2021). Основной класс фенольных соединений земляники представлен флавоноидами, среди которых антоцианы являются наиболее известными и количественно наиболее важными, отвечающими за ярко-красный цвет плодов и определяющими их антиоксидантные свойства (Mezzetti, 2013; Giampieri et al., 2015).

Результаты исследований, проводившиеся отечественными и зарубежными исследователями, показывают относительно высокие антиоксидантные свойства земляники. Она включена в список 100 продуктов с максимальным значением ORAC (3577 мкмоль TE/100 г), превосходя смородину красную, вишню, крыжовник (Яшин и др., 2019). Российскими исследователями (Яшин и др., 2006) на основе разработанного амперометрического метода, определено суммарное содержание антиоксидантов (ССА) в соке ряда ягод. Установлено, что земляника садовая с ССА в количестве 1,6 мг/г превосходит по данному показателю такие культуры, как кизил (1,4 мг/г), крыжовник (0,5 мг/г), облепиха (0,4 мг/г).

По данным De Souzaa V.R. с соавторами (2014) при использовании метода ABTS выявлена более высокая антирадикальная активность плодов земляники (787 мкмоль Т/100г) по сравнению с малиной и черникой, но более низкая активность, по сравнению с ежевикой (1323 мкмоль Т/100г).

Плоды земляники являются также источником макро- и микроэлементов, являющихся жизненно необходимыми компонентами рациона человека, так как участвуют во многих обменных процессах. Недостаточное поступление и несбалансированность по количественному составу макро- и микроэлементов могут сопровождаться серьезными нарушениями различных функций организма человека (Тутельян и др., 2021). Существенное различие в содержании минеральных веществ в плодах в различных регионах в основном связывают с особенностями химического состава почв.

При возрастающих требованиях, предъявляемых к сортам земляники с точки зрения пищевой и биологической ценности плодов, необходима информация по химическому составу новых отечественных и зарубежных форм земляники, в особенности по накоплению микронутриентов (аскорбиновой кислоты, антоцианов, минеральных элементов).

Цель исследования – выделение в условиях Центрально-Черноземного региона перспективных сортов земляники по важнейшим показателям микронутриентного состава плодов для лечебно-профилактического питания.

 

Материалы и методы

Проведены исследования современного сортимента земляники (19 сортов), включая сорта селекции ФНЦ им. И.В. Мичурина (Привлекательная, Урожайная ЦГЛ, Фейерверк, Флора, Яркая), интродуцированные отечественные (Былинная, Крымчанка 87, Кубата, Юниол) и зарубежные (Elianny, Flamenco, Сhamora Turusi, Jubilee Driscoll, San Andreas, Asia, Kimberly, Korona, Red Gauntlet, Vima Zanta) сорта, имеющиеся в генколлекции лаборатории частной генетики и селекции. Определенный интерес представляет исследование химического состава новых зарубежных сортов (Flamenco, Сhamora Turusi, Jubilee Driscoll, San Andreas, Asia) в сравнении с сортами селекции ФНЦ им. И.В. Мичурина.

Изучение химического состава плодов проводили в 2020…2023 гг. на приборно-аналитической базе лаборатории биохимии и пищевых технологий ФНЦ им. И.В. Мичурина. Содержание аскорбиновой кислоты определяли йодометрическим методом (Голубкина и др., 2018). Для титрования использовали автоматический титратор G20S серии Titration Compact, Mettler Toledo, Швейцария. Суммарное содержание антоцианов определяли методом рН-дифференциальной спектрофотометрии (Р 4.1.1672-03 – Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище). Измерение показателей оптической плотности раствора проводилось на спектрофотометре Genesys 10uv-vis, Thermo (США) при длинах волн 510 и 700 нм. Изучение накопления минеральных элементов (катионы K⁺, Na⁺, Mg²⁺, Ca²⁺) проводили методом капиллярного электрофореза (система капиллярного электрофореза «КАПЕЛЬ-105М», Lumex, СПб., Россия) согласно руководству М 04-52-2008 – Безалкогольная, соковая, винодельческая, ликероводочная и пивоваренная продукция. Методика измерений массовой концентрации катионов калия, натрия, магния и кальция методом капиллярного электрофореза с использованием систем капиллярного электрофореза «Капель». Все исследования проводили в трехкратной повторности. Отбор проб осуществлялся в период массового созревания плодов (второй и третий сборы) в количестве не менее 1 кг (Седова и др., 1999). Определение аскорбиновой кислоты и антоцианов проводилось в свежих плодах сразу же после сбора, минеральных веществ – в замороженных (хранение осуществлялось в морозильной камере в пластиковых контейнерах в течение 6 месяцев при температуре минус 18°С). Статистический анализ выполнен с использованием MS Office Excel 2010.

 

Результаты и их обсуждение

Среднее в исследуемой группе сортов содержание аскорбиновой кислоты составило 56,3±1,5 мг/100 г (таблица 1).

 

Таблица 1 – Содержание аскорбиновой кислоты и антоцианов в плодах земляники в связи с нормами потребления

Нутриенты	Cреднее (M±m) / пределы варьирования по сортам (min…max)	Суточная потребность, мг (Тутельян и др., 2021)	% от суточной потребности (порция 100 г)
Аскорбиновая кислота	56,3±1,5 38,4…65,2	100,0	56,3 38,4…65,2
Антоцианы	40,0±4,1 12,3…86,0	50,0	80,0 24,6…172,0

 

Минимальное за период исследований содержание аскорбиновой кислоты отмечено у сорта Юниол (30,1 мг/100 г), максимальное – у сорта Урожайная ЦГЛ (74,0 мг/100 г) (таблица 2). Сорт Юниол характеризовался наименьшим накоплением данного витамина в плодах (среднее – 38,4 мг/100 г, максимальное – 42,7 мг/100 г). Мажоровым Е.В., Корнейчуком В.А. (1992) была предложена градация по содержанию аскорбиновой кислоты в плодах земляники, согласно которой низкий уровень содержания составляет менее 50 мг/100 г; средний – 50-90 мг/100 г; высокий – более 90 мг/100 г. Проведенный анализ генетической коллекции показал, что 4 из 19 изученных сортов (Крымчанка 87, Фейерверк, Юниол, Elianny) могут быть отнесены к группе с низким содержанием витамина С. Остальные сорта включены в группу со средним содержанием аскорбиновой кислоты. Соотношение сортов с низким и средним содержанием витамина С составило соответственно 21,1% и 78,9%. Выделены сорта селекции ФНЦ им. И.В. Мичурина (Привлекательная, Урожайная ЦГЛ) и зарубежные (Asia, Сhamora Turusi, Jubilee Driscoll, Korona) накапливающие выше 60,0 мг/100 г аскорбиновой кислоты.

Рекомендуемая европейская дневная норма потребления (RDA) для аскорбиновой кислоты составляет 80 мг (Commission directive 2008/100/EC). Согласно российским рекомендациям (Тутельян и др., 2021) физиологическая потребность в аскорбиновой кислоте С для взрослого населения составляет 100 мг/сутки, для детей – от 30 до 90 мг/сутки. Исходя из полученных средних значений (56,3 мг/100 г), потребление порции плодов изучаемой земляники (100 г) покрывает суточную потребность в данном биологически активном соединении на 56,3% (в зависимости от сорта – на 38,4…65,2%), что согласуется с результатами представленными в «Нутрициология и клиническая диетология: национальное руководство», где отмечается уровень обеспечения суточной потребности в аскорбиновой кислоте за счет 100 г плодов земляники на уровне 45…70% (Абалина и др., 2022).

 

Таблица 2 – Содержание аскорбиновой кислоты в плодах исследованных сортов земляники, 2020…2023 гг.

Сорт	Аскорбиновая кислота, мг/100 г				Коэффициент вариации, V, %
	Среднее, M	Стандартная ошибка, m	Минимум-максимум	Интервал, (Δ)
Былинная	56,6	8,1	40,5…73,3	32,8	28,8
Крымчанка 87	48,9	3,8	42,1…55,4	13,3	13,6
Кубата	58,1	2,2	54,2…61,2	7,0	6,4
Привлекательная	65,2	1,9	61,9…70,8	8,9	5,9
Урожайная ЦГЛ	63,9	5,1	54,4…74,0	19,6	16,0
Фейерверк	48,3	5,7	41,1…59,6	18,5	20,5
Флора	56,6	2,4	49,6…60,3	10,7	8,5
Юниол	38,4	2,9	30,1…42,7	12,6	15,3
Яркая	55,4	5,3	47,1…65,4	18,3	16,7
Asia	60,8	5,7	49,6…68,1	18,5	16,2
Сhamora Turusi	61,9	2,4	58,7…66,7	8,0	6,9
Elianny	47,3	5,5	33,2…59,4	26,2	23,1
Flamenco	58,7	1,2	56,9…61,1	4,2	3,7
Jubilee Driscoll	62,6	4,5	55,7…71,2	15,5	12,6
Kimberly	58,9	3,6	49,5…66,7	17,2	12,1
Korona	62,1	3,1	54,8…68,1	13,3	10,1
Red Gauntlet	51,5	8,5	36,0…71,8	35,8	32,9
San Andreas	57,4	4,4	48,8…63,7	14,9	13,4
Vima Zanta	56,6	6,9	48,9…70,4	21,5	21,1

 

Как правило, прохладная погода с умеренным количеством осадков во время роста и созревания плодов способствует повышению содержания в них аскорбиновой кислоты. Критически высокие (или низкие) температуры воздуха, обильные осадки (или их отсутствие) в этот период оказывают противоположное влияние. В 2020 г. суммарное количество выпавших осадков за вегетационный период (май – июль) было ниже среднего многолетнего значения и составило 129,6 мм, сумма температур достигала 1429,8°С, ГТК – 0,9. В условиях жаркой и засушливой погоды в период созревания плодов (2020 г.) накопление аскорбиновой кислоты значительно снижалось (среднее по сортам – 51,0 мг/100 г). Сложившиеся погодные условия периода вегетации земляники в 2023 году (сумма температур (май – июль) – 1578,8°С, что несколько ниже средней многолетней нормы; количество осадков – 76,4 мм, что несколько выше среднемноголетнего уровня)) способствовали более высокому накоплению в плодах аскорбиновой кислоты – 60,3 мг/100 г в среднем по сортам (рисунок 1). Наиболее стабильным данный показатель был у сортов Привлекательная (коэффициент вариации – 5,9%) и Сhamora Turusi (коэффициент вариации – 6,9%).

Рисунок 1 – Изменчивость накопления аскорбиновой кислоты в плодах земляники в различные годы исследований

Интервалы изменчивости по содержанию антоцианов в плодах земляники в исследованной группе сортов составили от 12,3 (Былинная) до 86,0 мг/100 г (Фейерверк) (таблица 3).

 

Таблица 3 – Содержание антоцианов в плодах исследованных сортов земляники, 2020…2023 гг.

Сорт	Антоцианы, мг/100 г				Коэффициент вариации, V, %
	Среднее, M	Стандартная ошибка, m	Минимум-максимум	Интервал, (Δ)
Былинная	12,3	1,7	7,9...16,3	8,4	28,3
Крымчанка 87	48,8	12,7	31,3...73,6	42,3	45,2
Кубата	37,0	6,6	30,2...50,1	19,9	30,8
Привлекательная	73,9	6,9	59,1...92,1	33,0	18,7
Урожайная ЦГЛ	26,6	1,5	22,1...28,8	6,7	11,4
Фейерверк	86,0	11,7	62,9...100,9	38,0	23,6
Флора	65,9	7,5	53,1...84,7	31,6	22,7
Юниол	38,0	4,9	30,7...52,2	21,5	25,6
Яркая	30,7	2,2	27,0...34,6	7,6	12,4
Asia	34,3	3,0	30,2...40,1	9,9	15,0
Сhamora Turusi	31,0	1,1	29,6...33,2	3,6	6,3
Elianny	30,5	3,8	19,2...34,9	15,7	24,7
Flamenco	23,3	7,3	15,2...37,9	22,7	54,4
Jubilee Driscoll	42,4	4,0	37,6...50,4	12,8	16,5
Kimberly	35,4	4,6	24,6...43,9	19,3	25,8
Korona	34,6	4,7	25,4...47,5	22,1	26,9
Red Gauntlet	26,3	3,4	20,7...35,8	15,1	26,2
San Andreas	35,2	3,1	31,1...41,2	10,1	15,1
Vima Zanta	48,4	10,7	27,9...63,9	36,0	38,2

 

Потенциал накопления антоцианов свыше 100 мг/100 г в отдельные годы изучения показал сорт Фейерверк. Исследованные зарубежные сорта характеризуются довольно низким накоплением антоцианов (менее 50 мг/100 г). Адекватный уровень потребления антоцианов в сутки согласно действующим в Российской Федерации Методическим рекомендациям (Тутельян и др., 2021), установлен в количестве 50 мг. Использование в питании всего 100 г плодов, наиболее богатых антоцианами сортов: Привлекательная (73,9 мг/100 г), Фейерверк (86,0 мг/100 г), Флора (65,9 мг/100 г) позволяет удовлетворить суточную потребность в них (50 мг) на 147,8; 172,0 и 131,8% соответственно. Накопление антоцианов в плодах земляники зависит преимущественно от генетических факторов и, в меньшей степени, от погодных условий. Сорт Сhamora Turusi, характеризуясь стабильностью накопления антоцианов (коэффициент вариации составил 6,3%), показал их содержание в среднем 31,0 мг/100 г.

Исследование минеральных элементов проводили в замороженных плодах после дефростации. Содержание катионов K⁺ варьировало в пределах 91,2…151,9 мг/100 г, Na⁺ – 1,12…2,58 мг/100 г, Mg²⁺ – 8,7…14,5 мг/100 г, Ca²⁺ – 18,4…43,0 мг/100 г (таблица 4). В качестве лучших по содержанию минеральных элементов (K, Na, Mg, Ca) выделены сорта Былинная, Привлекательная, Фейерверк, Флора, накапливающие их выше рассчитанного среднего значения. Низким содержанием указанных минеральных веществ характеризуются сорта San Andreas, Юниол, Яркая.

 

Таблица 4 – Содержание катионов в плодах земляники после дефростации, 2020…2022 гг.

Сорт	Массовые концентрации катионов, мг/100 г
	K+	Na+	Mg2+	Ca2+
Былинная	123,8	2,4	13,3	35,2
Кубата	122,2	1,2	12,5	30,0
Привлекательная	129,8	2,1	11,6	32,3
Урожайная ЦГЛ	111,5	1,5	11,4	23,6
Фейерверк	151,9	2,3	14,0	33,2
Флора	136,9	2,1	13,9	32,5
Юниол	105,5	1,5	10,3	22,4
Яркая	106,5	1,4	10,8	22,6
Сhamora Turusi	121,7	2,6	12,5	29,4
Elianny	91,6	2,2	14,5	43,0
Flamenco	116,5	2,0	8,7	18,4
Kimberly	101,4	1,9	12,2	34,8
Korona	95,1	1,3	11,2	32,1
Red Gauntlet	118,8	1,1	14,3	36,2
San Andreas	91,2	1,4	10,4	27,0
Среднее, M	115,0	1,8	12,1	30,2
Стандартная ошибка, m	4,4	0,1	0,4	1,7
Минимум-максимум	91,2…151,9	1,1…2,6	8,7…14,5	18,4…43,0

 

Физиологическая потребность для взрослых в данных минеральных элементах составляет: калий – 3500 мг/сутки, натрий – 1300 мг/сутки, кальций – 1000 мг/сутки (Тутельян и др., 2021). Исходя из вышеуказанных нормативов и полученных средних значений (таблица 2), порция 250 г плодов замороженной земляники способна удовлетворить суточную потребность в калии на 8,3%, натрии – на 0,35%, магнии – на 7,3%, кальции – на 7,5%.

 

Выводы

Проведено исследование коллекции сортов земляники отечественной и зарубежной селекции в условиях Центрального Черноземья по содержанию аскорбиновой кислоты, антоцианов, минеральных веществ.

В качестве лучших по содержанию аскорбиновой кислоты (выше 60 мг/100 г) выделены сорта Привлекательная, Урожайная ЦГЛ, Asia, Сhamora Turusi, Jubilee Driscoll, Korona.

Наиболее богатыми антоцианами сортами являются: Привлекательная (73,9 мг/100 г), Фейерверк (86,0 мг/100 г), Флора (65,9 мг/100 г).

В качестве лучших по накоплению минеральных элементов (K, Na, Mg, Ca) выделены сорта Былинная, Привлекательная, Фейерверк, Флора.

 

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

 

Отказ от ответственности: заявления, мнения и данные, содержащиеся в публикации, принадлежат исключительно авторам и соавторам. ФГБНУ ВНИИСПК и редакция журнала снимают с себя ответственность за любой ущерб людям и/или имуществу в результате использования любых идей, методов, инструкций или продуктов, упомянутых в контенте.

Об авторах

Екатерина Викторовна Жбанова

ФНЦ им. И.В. Мичурина

Автор, ответственный за переписку.
Email: shbanovak@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5045-384X

Доктор сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории биохимии и пищевых технологий 

Россия

Ирина Васильевна Лукъянчук

ФНЦ им. И.В. Мичурина

Email: irina.lk2011@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1626-840X
SPIN-код: 6726-8064

Кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории частной генетики и селекции 

Россия

Список литературы

Дополнительные файлы