О.К. ВЛАСОВА, канд. техн. наук; С.А. МАГАДОВА; Т.И. ДАУДОВА;
З.К. БАХМУЛАЕВА, канд. биол. наук; Г.Г. МАГОМЕДОВ
Прикаспийский институт биологических ресурсов ДНЦ РАН
Ключевые слова: виноград, фенольные вещества, лейкоантоцианы, рутин, фенольные аминокислоты, экология
Key words: vine, phenolic substances, leukoanthocyanins, rutin, phenolic amino acids, environmental conditions
Фенольные вещества играют активную физиологическую роль в растительном организме. Их мономерные формы служат исходными компонентами лигнина (один из важнейших полимеров опорных тканей растений). Они защищают фотосинтетический и генетический аппарат от вредного действия коротковолнового излучения, являются индукторами во взаимодействиях растение — микроорганизмы, запасными веществами в метаболизме, агентами в патогенезе, гормонами двигательных функций, разобщителями окислительного фосфорилирования растений, способны выполнять функции эндогенных ингибиторов роста, влиять на активность ферментов.
Таблица 1
Сорта раннего срока созревания | Фенольные вещества, мг/дм3 | Лейкоантоцианы | Красящие вещества, мг/дм3 | Рутин, мг/дм3 | Тирозин, мг/дм3 | Фенилаланин. мг/дм3 | |
мг/дм3 | % суммы фенольных веществ | ||||||
Жемчуг Зала | 379,2 | 107,1 | 28,2 | — | 15,0 | 12,5 | Следы |
Жемчуг Саба | 240,8 | 87,0 | 36,1 | — | 12,5 | 20,8 | » |
Зоревой | 340,9 | 180,7 | 53,0 | — | 22,8 | 22,0 | » |
Кардинал | 704,3 | 404,5 | 57,4 | 186,2 | 18,3 | 9,9 | » |
Кишмиш черный | 1150,9 | 630,5 | 54,8 | 428,1 | 44,5 | 6,9 | 3,2 |
Кремовый | 307,1 | 123,5 | 40,2 | — | 19,5 | Следы | Следы |
Мускат Пейтель | 391,6 | 135,9 | 34,7 | — | 14,6 | 11,9 | » |
Народный | 295,0 | 103,5 | 34,7 | — | 20,3 | 11,7 | » |
Премьер | 342,1 | 127,1 | 37,1 | — | 14,0 | 9,9 | » |
Ранний Магарача | 888,9 | 429,0 | 48,3 | 316,0 | 37,9 | 10,6 | 17,4 |
Салам | 439,9 | 139,8 | 31,8 | — | 17,2 | 13,0 | Следы |
Мускат янтарный | 355,2 | 125,9 | 35,4 | — | 15,8 | 19,6 | » |
Яй изюм розовый Шасла белая на суглинистой | 395,9 | 113,8 | 28,8 | — | 23,8 | Следы | » |
почве при сумме активных температур 3800 °C | 305,5 | 184,7 | 60,5 |
| 17,2 | 17,0 | 13,4 |
почве при сумме активных температур 4100 °C | 275,4 | 125,4 | 45,5 | — | 20,6 | 16,5 | 10,0 |
Многие растительные фенольные соединения интересны с фармакологической и терапевтической точек зрения: они обладают антиоксидантными, антимикробными, адаптивными, радиопротекторными и седативными свойствами; используются в качестве кровоостанавливающих, желчегонных, капилляроукрепляющих, противоязвенных и антисклеротических средств. Организм человека неспособен синтезировать необходимый комплекс этих веществ, поэтому для защиты от преждевременного старения и заболеваний значительная их часть должна поступать с пищей. В связи с этим большое значение имеет выявление сортов с повышенным уровнем содержания этих активных соединений.
Большую долю фенольных веществ в виноградной ягоде занимают лейкоантоцианы и катехины (флавоноиды с высокой
Р-витаминной активностью), дубильные вещества — полимерные соединения (конденсированные катехины и лейкоантоцианы).
При огромном внимании к фенольным соединениям винограда ряд вопросов остается малоизученным. Ограничены сведения о проявлении индивидуальных особенностей в формировании фенольного комплекса сортов, выращенных в идентичных экологических условиях. Малочисленна информация о влиянии теплообеспеченности и разновидности почвы на формирование в ягоде одного и того же сорта дубильных, красящих веществ, лейкоантоцианов, рутина и фенольных аминокислот.
Цель наших исследований — решение этих задач.
Объект изучения — 29 столовых интродуцированных и аборигенных сортов, выращенных в равнинной зоне Дагестана. Для исследований отбирали грозди в период технической зрелости. Суммарное содержание фенольных веществ определяли перманганатометрически, лейкоантоцианов, красящих веществ и рутина — колориметрически [1]. Аминокислоты исследовали методом ВЭЖХ (Аминохром ОЕ-913 (Венгрия), AAA-881 (Microtechna Praha) и бумажной хроматографии. Идентифицировали аминокислоты, сравнивая последовательность и время удерживания их и соответствующих им стандартов («Reanal», Венгрия). Полученные в процессе работы цифровые показатели обрабатывали методом математической статистики при степени надежности α = 0,95.
Обнаружено, что содержание фенольных веществ в исследованных ранних сортах колебалось в пределах 240,8-1150,9 мг/дм3; лейкоантоцианов — 87,0-630,5; красящих веществ — 186,2-428,1 мг/дм3. В группе белоягодных сортов наиболее богаты фенольными веществами Салам и Мускат Пейтель, а с окрашенной ягодой лидировал Кишмиш черный (табл. 1).
Прослеживались сортовые особенности в накоплении фенолов винограда, выращенного в одинаковых экологических условиях. Так, в соке ягод сорта Народный содержалось 295,0 мг/дм3 фенольных веществ и 103,5 мг/дм3 лейкоантоцианов, у сорта Яй изюм розовый на этом же участке соответственно 395,9 и 113,8 мг/дм3; у сортов Жемчуг Зала и Жемчуг Саба обнаружено соответственно 379,2-107,0 мг/дм3 и 240,8-87,0 мг/дм3. В сортах Кишмиш черный, Ранний Магарача и Кардинал наблюдали значительные различия и по содержанию фенольных веществ, и по количеству красящих веществ (соответственно 428,0; 316,0; 186,2 мг/дм3, что составляло 37,2; 35,5; 26,5% суммы фенольных веществ). Концентрация красящих веществ в сортах Кишмиш черный и Ранний Магарача в 1,7 и 2,3 раза превышала их значение в ягодах сорта Кардинал. Содержание рутина (витамин Р) в группе ранних сортов достигало 12,5-46,1 мг/дм3. Особенно богатыми им оказались сорта Кишмиш черный и Ранний Магарача.
Таблица 2
Сорт | Фенольные вещества, мг/дм3 | Лейкоантоцианы | Красящие вещества, мг/дм3 | Рутин, мг/дм3 | Тирозин, мг/дм3 | Фенилаланин. мг/дм3 | Триптофан, мг/дм3 | |
мг/дм3 | % суммы фенольных веществ | |||||||
Среднего периода созревания |
|
|
|
|
|
|
|
|
Аг изюм | 418,3 | 130,4 | 31,2 | — | 101,2 | 10,0 | 12,7 | 14,4 |
Везне | 493,0 | 149,9 | 30,4 | — | 106,4 | 14,4 | 11,2 | 9,8 |
Галан | 398,1 | 164,1 | 41,2 | — | 131,3 | 11,5 | 13,8 | 9,9 |
Мускат гамбургский | 634,5 | 245,3 | 38,7 | 289,3 | 88,1 | 9,4 | 12,5 | 10,2 |
Сарах | 324,0 | 98,8 | 30,5 | — | 76,0 | 9,4 | 11,2 | 6,4 |
Самур | 390,0 | 192,1 | 49,3 | — | 78,0 | 10,0 | 12,0 | 9,5 |
Тербаш | 367,2 | 109,0 | 29,7 | — | 64,1 | 10,1 | 12,0 | 9,4 |
Агадаи | 301.4 | 167,4 | 55,7 | — | 90,6 | 6,4 | 12,9 | 13,2 |
Дольчатый | 482,8 | 197,2 | 40,8 | — | 89,3 | 10,1 | 12,5 | 18,3 |
Мускат дербентский | 366,9 | 192,3 | 52,4 | — | 81,3 | 19,4 | 13,9 | 11,9 |
Мускат транспортабельный | 459,0 | 130,0 | 28,3 | — | 100,0 | 8,3 | 3,2 | 12,8 |
Мускат южнодагестанский | 630,0 | 208,8 | 44,6 | — | 150,6 | 5,5 | 6,5 | 9,4 |
Карабурну | 526,5 | 187,0 | 35,5 | — | 80,0 | 7,5 | 7,2 | 6,4 |
Риш баба | 279,0 | 184,5 | 66,1 | — | 110,0 | 11,0 | 9,7 | 17,1 |
почве при сумме активных температур 38000 С | 309,4 | 154,3 | 49,9 | 132,9 | 112,0 | 5,5 | 8,0 | 20,0 |
почве при сумме активных температур 4100° С | 292,0 | 148,6 | 50,9 | 143,1 | 131,0 | 6,4 | 26,7 | 25,5 |
Таблица 3
Период созревания | Содержание, мг/дм3 | |||
Фенольные вещества | Лейкоантоцианы | Красящие вещества | Рутин | |
Белые сорта | ||||
Ранний | 240,7—439,9 | 87,0-184,7 | — | 12,5-223,8 |
Средний | 324,0-493,0 | 98,8-192,1 | — | 64,1-131,3 |
Поздний | 279,0-630,0 | 130,0-280,8 | — | 80,0-150,6 |
Красные и черные сорта | ||||
Ранний | 704,5-1150,9 | 404,5-630,5 | 186,2-28,0 | 16,1-6,1 |
Средний | 634,5 | 245,3 | 289,3 | 88,1 |
Поздний | 297,0-309,4 | 148,6-54,3 | 143,1-54,3 | 112,0-31,0 |
В винограде среднего периода созревания (табл. 2) сумма фенольных веществ составляла 324,0-634,5 мг/дм3, в том числе 98,8-245,3 мг/дм3 лейкоантоцианов. Самая высокая концентрация их обнаружена в сорте Мускат гамбургский. Сарах и Тербаш, произрастающие на одном участке, проявили примерно одинаковую способность накопления фенольных веществ, в том числе и лейкоантоцианов, но различались по способности образования рутина. Самур, выращенный на одном участке с сортом Аг изюм, мало отличаясь по количеству фенольных веществ, значительно превосходил его по количеству лейкоантоцианов и накопил меньше рутина. Сорта среднего и позднего периодов созревания по содержанию этого витамина резко отличались от ранних сортов: у них оно было более высоким. Так, его количество в самом богатом рутином раннем сорте Кишмиш черный было в 1,4 и в 1,8 раза меньше, чем в ягодах самых бедных этим витамином сортов Тербаш и Карабурну (среднего и позднего периодов созревания).
Установлено, что виноград сортов, накапливающих в ягоде большую сумму фенольных веществ, не всегда имел в ней большую долю лейкоантоцианов. Примером этого могут служить данные по сортам Кишмиш черный, Ранний Магарача в сравнении с сортом Кардинал; по сорту Жемчуг Зала в сравнении с сортами Жемчуг Саба, Салам, Яй изюм розовый (табл. 1), а также при сравнении сортов Везне, Аг изюм с сортом Галан (табл. 2). Отмечено, что виноград белых сортов, содержащий большую сумму фенольных веществ, как правило, имел умеренное в процентном отношении количество лейкоантоцианов: их самый высокий процент последних характерен для фенольного комплекса сорта Риш баба. По концентрации красящих веществ в ягодах красных и черных сортов лидировал Кишмиш черный.
Влияние эдафических и температурных факторов на формирование изучаемых компонентов исследовали на примере сортов Шасла белая и Молдова. Установлено, что теплообеспеченная светло-каштановая супесчаная почва в сравнении с суглинистой разновидностью способствует более эффективному синтезу рутина и красящих веществ. Виноград, выращенный на суглинистой почве, более богат фенольными веществами и лейкоантоцианами.
Учитывая индивидуальные особенности столового винограда, культивируемого в Дагестане, и тот факт, что фенольный комплекс в разрезе сортов по периодам созревания изучался впервые, провели сопоставительный анализ полученных данных. Обнаружили, что в зависимости от продолжительности вегетационного периода и сортового признака окрашенности ягод фенольный комплекс значительно различался как по массовой концентрации, так и по соотношению составляющих его компонентов (табл. 3).
Выявленные различия носят закономерный характер. В ягодах белых сортов с увеличением длительности периода вегетации сумма фенольных веществ, количество лейкоантоцианов и рутина возрастает; в красных и черных сортах содержание рутина увеличивается, а сумма фенольных веществ, концентрация лейкоантоцианов и красящих веществ уменьшаются.
Сорта, синтезирующие и накапливающие в период технической зрелости в соке ягод фенольные вещества, по их сумме можно разделить на 4 категории: с содержанием до 320 мг/дм3 (Жемчуг Саба, Кремовый, Народный, Шасла белая, Агадаи, Риш баба, Молдова);
в пределах 320-460 мг/дм3 (Мускат дербентский, Мускат транспортабельный, Жемчуг Зала, Зоревой, Мускат Пейтель, Премьер, Тербаш, Молдова, Салам, Яй изюм розовый, Мускат янтарный, Аг изюм, Галан, Сарах, Самур);
460-630 мг/дм3 (Дольчатый, Мускат южнодагестанский, Карабурну, Везне);
свыше 630 мг/дм3 (Кардинал, Кишмиш черный, Мускат гамбургский, Ранний Магарача).
В соке ягод исследованных сортов определяли массовую концентрацию циклических аминокислот (триптофан, фенилаланин и тирозин), относящихся к фенольным соединениям. Триптофан, фенилаланин (незаменимые) и тирозин (условно незаменимая аминокислота) необходимы для жизнедеятельности человека. Они способны вступать в реакции трансаминирования, дезаминирования, декарбоксилирования, что позволяет им включаться в общий путь катаболизма и глюконеогенеза, использоваться для синтеза многих биологически активных соединений [1].
Наибольшее количество тирозина в винограде раннего периода созревания (22,0 мг/дм3) обнаружено в ягодах сорта Зоревой. В сортах Жемчуг Саба, Мускат янтарный, Шасла белая, выращенного на суглинистой и супесчаной почвах, его содержание составило соответственно 0,8; 19,6; 17,0 и 16,5 мг/дм3. Фенилаланин присутствовал в 10 из 14 исследованных ранних сортов в мизерных количествах (следы). Однако в сортах Премьер его содержание составило 17,4 мг/дм3, Шасла белая — 3,4 и 10,0 мг/дм3, а Кишмиш черный — 3,2 мг/дм3, что говорит о генетической предрасположенности этих сортов накапливать в ягодах значительное количество этой ценной аминокислоты.
В винограде сортов среднего и позднего периодов созревания наряду с тирозином и фенилаланином определяли триптофан: в сортах Аг изюм и Молдова, выращенных на суглинистой почве, его количество было большим в сравнении с другими сортами. Способность накапливать в ягодах аминокислоты считается наследственно закрепленным биологическим свойством винограда. Наши исследования подтвердили это мнение и показали, что почвенные и температурные условия места произрастания винограда способны влиять на сортовые признаки (например, изменять количественное содержание аминокислот). Так, наиболее заметный ответ на экологическое воздействие отмечен у сорта Молдова при образовании триптофана и фенилаланина. Эти аминокислоты оказались более лабильными, чем тирозин. На супесчаной почве при сумме активных температур 4100 °C концентрация триптофана и фенилаланина в соке ягод сорта Молдова в 1,3 и в 3,3 раза превышала его количество в винограде этого же сорта, культивируемого на суглинистой почве при сумме активных температур 3800 °C.
Выводы. На основании изучения фенольного комплекса винограда столовых сортов, выращиваемых в Дагестане, в каждой группе, сформированной по периоду созревания, можно выделить превосходящие остальные сорта:
по массовой концентрации полимерных фенольных веществ (Кишмиш черный, Ранний Магарача; Кардинал, Мускат гамбургский, Мускат южно-дагестанекий);
по количеству:
лейкоантоцианов (Кишмиш черный, Ранний Магарача; Кардинал, Мускат гамбургский, Мускат южнодагестанский),
рутина (Кишмиш черный, Ранний Магарача, Галан, Аг изюм, Везне, Мускат южнодагестанский, Молдова и Риш баба),
тирозина (Жемчуг Саба, Зоревой, Мускат дербентский, Везне);
фенилаланина (Ранний Магарача, Аг изюм, Галан, Мускат гамбургский, Мускат дербентский и Молдова),
триптофана (Молдова, Дольчатый, Аг изюм, Агадаи, Риш баба и Мускат транспортабельный)
и рекомендовать их для использования в ампелотерапии, расширения и закладки новых насаждений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Биохимия с упражнениями и задачами: Учеб- ник/под ред. член-корр. РАН Е.С. Северина. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008.
