Основные закономерности роста и созревания ягод винограда - Красящие вещества винограда (антоцианы)

В ягоде винограда, в особенности в кожице, имеется ряд веществ, определяющих окраску ягод, а после брожения — и окраску вина. Цвет ягод и цвет вина не только специфический сортовой признак — он имеет существенной значение для качества винограда и вина. Поэтому к вопросу о природе красящих веществ и факторов их изменчивости всегда проявлялся большой интерес.
Красящие вещества, встречающиеся в ягоде, обычно разделяют на две группы: зеленые и желтые красящие вещества и красные красящие вещества.

К первой группе относят хлорофилл, ксантофилл и каротин (антоксантины). Они находятся в ягодах до начала созревания, после чего обнаруживаются только следы этих веществ. Пигменты, обусловливающие цвет белых сортов от светло-зеленого до золотисто-янтарного (флавоны), являются продуктами изменений хлорофилла, ксантофилла, каротина, их производных и других веществ, сопутствующих хлорофиллу (Баранов, 1946). Основную часть флавонов составляют кверцитин и кверцитрин.
Хлорофилл и желтые пигменты содержатся не только в кожице и мякоти винограда белых сортов, но также в кожице и мякоти окрашенных сортов (Фролов-Багреев, 1959; Gаrd, 1903).
К группе красных красящих веществ относят антоцианы, которые являются собственно красящими веществами в ягодах окрашенных сортов винограда. Они находятся в кожице и мякоти.
На рис. 15 приводится схематическое изображение расположения красящих веществ в кожице 7 групп наиболее типичных по своей окраске сортов (Негруль, Лю-Юй-Янь, 1963).
Первые сведения о красных красящих веществах в винограде и вине (антоцианах) появились еще в начале прошлого столетия (см. сводки Дурмишидзе, 1955; Негруль, Лю-Юй -Янь, 1963).
В конце XIX — начале XX столетия был проведен ряд исследований, среди которых следует отметить работы Gautiе (1892), Неisе (1889), Wе1gеrt (1895), Petri (1903). Самые обстоятельные исследования содержания и природы красящих веществ в винограде и вине принадлежат Willstater с сотр. (1915, 1917).
Многочисленные исследования красящих веществ в винограде и вине проведены Ribereau-Gayon (1953, 1958), J. и Р. Ribereau-Gayon (1954), Fonas sin (1956), Дурмишидзе (1955), Дурмишидзе и Нуцубидзе (1958), Дурмишидзеи Сопромадзе (1963), Негрулем и Лю-Юй-Янь (1963), Кондо и Звездиной (1953), Бегуновой (1953), Стуруа с сотр. (1973), Abbасh с сотр. (1959), Rankin с сотр. (1958), Маркосовым (1973) и многими другими. Благодаря этим исследованиям теперь хорошо известно, что антоциан винограда (энин) представляет собой моноглюкозид энидина, а энидин является диметиловым эфиром дельфинина.
При изучении антоцианов винограда разных видов р. Vitis установлено значительное разнообразие красящих веществ. Поэтому сейчас уместнее говорить об антоциановом комплексе, который у разных сортов и видов не имеет однородного состава. Главный компонент пигмента у сортов — V. vinifera — энин, а у американских — ампелопсин.
Исследованиями Bate-Smit и Westal (1950), Ribereau-Gayon (1953, 1958), J. и Р. Ribereau-Gayon (1954), Дурмишидзе с сотр. (1955, 1958) и др. установлено, что красящие вещества винограда европейских сортов состоит в основном из моноглюкозидов мальвидина, петунидина, дельфинидина, цианидина и пеонидина. В составе красящих веществ винограда американских видов и европейско-американских гибридов имеются в основном диглюкозиды указанных аглюконов, причем комплекс антоцианов у разных сортов значительно изменяется. Как отмечают Дурмишидзе и Нуцубидзе (1958), комплекс пигментов может содержать от одного до десяти и более антоцианов.

Рис. 15. Поперечный (а, б, в, г) и продольный (д, е, ж, з) срезы кожицы ягод винограда следующих сортов
а — Саперави (тип 1); б — Кара узюм ашхабадский (тип 2); в — Додреляби (тип 3); г — Каш узюм (тип 5)

Рис. 15. Поперечный (а, б, в, г) и продольный (д, е, ж, з) срезы кожицы ягод винограда следующих сортов д — Сары Ангушты (тип 6); е — Новат нияз Халили (тип 7); ж — Зогак (тип 10); з — Марокен серый (тип 12)

Например, в винограде сорта Цители- Ркацители авторы нашли один антоциан — моноглюкозид мальвидина, а в кожице винограда сорта Алеатико — одиннадцать. Аналогичные выводы сделаны в работе Гетова (1966, 1966а, 1969).
Дальнейшие исследования красящих веществ в ягоде винограда были направлены, главным образом, на изучение специфического характера антоцианов у различных видов р. Vitis, влияния экологических и метеорологических факторов на содержание антоцианов и наследование пигмента типа Мальвина. По некоторым из этих вопросов на протяжении двадцати лет ведется оживленная дискуссия.
Одним из основных направлений изучения красящих веществ, по которому различные исследователи еще не достигли единой точки зрения, является вопрос о содержании диглюкозидов в ягодах сортов V. vinifera. Ribеrеаu- Gayon и Sudraud (1957) утверждают, что моноглюкозиды специфичны только для сортов V. vinifera, в то время как диглюкозиды находятся в главнейших видах р. Vitis. Основные выводы из этих исследований приведены в табл. 13.

Таблица 13
Состав красных красящих веществ в ягодах, %

Из данных таблицы видно, что в ягоде винограда имеется большое число пигментов (до 17), притом у различных видов их состав не идентичен. Наиболее характерно то, что у сортов V. vinifera не обнаружено диглюкозидов. Это дало основание Ribereau-Gayon (1959) сделать вывод, что содержание диглюкозидов является специфическим ботаническим показателем. Этим автором было доказано также, что в винах, полученных из винограда сортов, относящихся к виду V. vinifera, нет диглюкозидов, в то время как в винах из винограда американских сортов или же гибридов диглюкозиды всегда имеются (Ribereau-Gayon, Peynaud, 1960). На этой основе был разработан метод контроля происхождения вин и установления наличия в них винограда гибридов (Ribereau-Gayon, 1954, 1956).

Проведенные в ряде других лабораторий исследования, однако, не подтвердили выводы Ribereau-Gayon о специфическом характере антоцианов в ягодах сортов V. vinifera, что вызвало на V Международном конгрессе биохимиков оживленную дискуссию по этому вопросу.
Дурмишидзе и Нуцубидзе (1958) установили, что у ряда сортов V. vinifera грузинского, итальянского и португальского происхождения имеются диглюкозиды дельфинидина, петунидина и мальвидина.
Возможность наличия диглюкозидов в ягодах вслед за Дурмишидзе признают Deibner и Bourzeix (1960, 1968). Диглюкозиды антоцианов в ягодах V. vinifera обнаружили также Нудубидзе иГулбани (1959).
Малышева и Кострикин (1973) исследовали 220 сортов на содержание мальвидина. Из европейских сортов они установили наличие диглюкозида мальвидина только у шести: Ширван шахи, Хиндогни, Мускат черный (Кальяба), Араксени черный (Езандари), Марсельский ранний и Ян изюм черный. В то же время авторы не обнаружили диглюкозида мальвидина у таких сортов, как ВИР-1, Матраса, Мускат гамбургский, Португизер и др. у которых, по утверждению других авторов, он имеется. У всех европейско- амурских гибридов мальвин доминирует, однако при возвратном скрещивании возможно получение сеянцев, сочетающих высокую морозостойкость отсутствием мальвина. Очень важен вывод авторов, что диглюкозид не появлялся и не исчезал под влиянием экологических условий.
Коадэ (1971) исследовал пигменты в кожице винограда 12 видов рода Vitis, 7 разных сортов вида V. vinifera и 5 сортов прямых производителей. Полученные результаты показали, что у исследованных сортов V. vinifera не имеется мальвина, а у всех остальных видов рода Vitis и сортов прямых производителей он обнаруживается (табл. 14).
Кострикин и Малышева (1972) исследовали 89 сортов V. vinifera. Из них мальвин они установили только у винограда сорта Хиндоги и Мускат черный (Кальяба). Мальвин нашли также у V. amurensis, а из гибридов с участием амурского винограда — у сортов Степной, Саперави северный, Фиолетовый ранний и Фестивальный. У V. vinifera sylvestris мальвин не установлено. У амурского винограда Грицун (1970) также установи, наличие диглюкозида мальвидина.
Негруль и Лю-Юй-Янь (1963) изучали пигментный состав 5. сортов винограда в условиях Средней Азии (Ташкент) и 53 сортов в условиях южного берега Крыма (Ялта), относящихся к разным типам, по принятой ими классификации сортов по окраске ягод. Из данных, приведенных в табл. 15, видно, что разная окраска ягод винограда обусловлена различным содержанием пигментов и особенностями их сочетания в кожице и соке.
Видно также, что у сортов с темно-синей, темно-красной, темно-коричнево-красной, фиолетовой и красной окраской ягод обнаружены диглюкозиды типа мальвидина. На этом основании авторы заключают, что резкого различия в содержании антоцианов и ягодах европейско-азиатского и американского винограда нет.
В более поздней работе Дурмишидзе и Сопромадзе (1963, снова сообщают, что они обнаружили в ягодах некоторых сортов V. vinifer наличие диглюкозидов петунидина и мальвидина (табл. 16).
Гетов, Петков (1966) при изучении антоцианового комплекса 19 сортов ампелографической коллекции Института виноградарства обнаружил наличие диглюкозида мальвидина у следующих сортов: Дамас нуар, Кравцици, Марсильский черный ранний, Матраса, Мускатный Магарач, Пармак черен, Пармак червен, Плавина мала, Прюн дю Казул, Станушина, Хиндогни, Хый зи син, Черно едро, Чхавери.

Таблица 14
Качественная характеристика антоцианов кожицы ягод некоторых видов и сортов винограда (1969 г.)

Условные обозначения: дл — дельфинидол; пт — петунидол; мл — мальвидол; пн — пеонидол; X1, X2, Х3, Х4 — неидентифицированные (ацилированные) пигменты; + наличие пигментов; — их отсутствие.
Окраска всех сортов черная.

Авторы заключают, что либо не имеется резкой границы в антоциановом комплексе между сортами V. vinifera и сортами — прямыми производителями, или же сорта, у которых обнаружен диглюкозид мальвидина, являются гибридами с участием американских сортов.
Далее Петков (1977) изучал динамику и содержание антоцианового комплекса у сортов Букет, Руен и Рубин в двух экологических районах на протяжении трех лет (табл. 17). Из антоцианов установлены только моноглюкозиды дельфинидина, петунидина, мальвидина и пеонидина. Кроме того, на хроматограммах установлено наличие 4 неидентифицированных антоциановых веществ.
Многочисленные исследования проводили Cappelleri с сотр. (1964), Cappelleri (1964, 1965, 1965а), Liuni (1965), Cappelleri (1966, 1966а), Cappelleri (1967) в целях установления присутствия диглюкозидов в антоциановых пигментах разных сортов вин и изучения их состава или же для разработки методики.

Таблица 15
Содержание различных пигментов в ягодах винограда, относящихся по окраске к разным шкалам

Таблица 16
Состав антоцианов в кожице разных сортов винограда (местность Дигоми)

Они установили диглюкозид мальвидина в ягодах сортов Мерло, Каберне фран, Рабозо ди Пиаве и Мускат гамбургский. Диглюкозид мальвидина они установили также в вине из сортов Неграра ди Веронезе и Негронца. В ягодах же ряда гибридов прямых производителей и некоторых подвоев мальвидин не установлен. Ими не установлено также специфического комплекса антоцианов у разных видов рода Vitis.
Дальнейшие исследования Сарре11еri (1970) показали, что диглюкозидов, в том числе диглюкозидов мальвидина, не имеется в вине ряда прямых производителей с розовой окраской ягод (Galibert 21-2, Galibert 22-4, Seibel 7053, Seibel 10878, Seibel 13666, Seibel 14596).

Содержание антоциановых веществ в кожице созревших ягод винограда (% от абс. сух. вещества)

Однако при исследовании 31 гибрида прямого производителя у 19 обнаружены диглюкозиды: Clinton, Васо (24-23); Васо (30-12); Bertille Seyve 1808; Burdin 4716; Burdin 6205; Cuderc 25; Emon 9; Jaquez; Kuhlman 188-2; Seibel 7053, 8357, 8745, 10096; Seyve Villard 12327, 12328, 12347, 12390, 18284. В заключение автор отмечает, что не всегда возможно достоверное разграничение красных вин, полученных из сортов прямых производителей, и красных вин из сортов V. vinifera на основе концепции об обязательном присутствии диглюкозидов в сортах первой группы и отсутствии их в сортах второй группы (Ribereau-Gayon, 1960а, 1968).
Таким образом, заключение Ribereau-Gayon и сторонников его школы, что диглюкозиды специфичны для видов рода Vitis, за исключением сортов V. vinifera, и что антоциановый комплекс можно использовать в качестве ботанической характеристики видов не получило подтверждения в ряде более поздних исследований. Фактический материал, не укладывающийся в схему Ribereau-Gayon, можно обобщить следующим образом:
а)        антоциановый комплекс не установлен у некоторых подвоев и гибридов прямых производителей (Cappelleri с сотр., 1964; Cappelleri)

б)        у некоторых сортов V. vinifera одни авторы обнаружили диглюкозид мальвидина, другие его не нашли (Дурмишидзе, Сопромадзе, 1963; Гетов, Петков, 1966; Liuni с сотр., 1965; Валуйко, Германова, 1969, и др.;
в)        в ягодах одних и тех же сортов V. vinifera не каждый год и не в каждом районе обнаруживаются диглюкозиды (Дурмишидзе, Сопромадзе, 1963; Дурмишидзе, Нуцубидзе, 1958; Негруль, Лю- Юй-Янь, 1963; Станко, 1964; Малышева, Кострикин, 1973).

При изучении комплекса антоцианов установлено, что набор пигментов у одних и тех же сортов заметно изменяется по годам, что видно из данных табл. 18 (Дурмишидзе, Сопромадзе, 1963).
Значительные различия установлены также в содержании пигментов при выращивании сортов в различных районах. По мнению Дурмишидзе и Нуцубидзе (1958), изменение экологических условий произрастания виноградной лозы может изменить значительно как состав комплекса антоцианов винограда, так и их количественное соотношение. Механизм этого влияния пока не установлен.

Как отмечалось выше (Малышева, Кострикин, 1973), существуют иные утверждения, поэтому вопрос требует дальнейшего изучения.
Содержание красящих веществ в ягоде винограда подвержено вполне определенной динамике (Кондо, Звездина, 1953; Гетов, 1966, 1969; Цаков, 1963), причем накопление их начинается к периоду начала созревания и достигает максимальной величины во время физиологической зрелости ягод. Содержание красящих веществ специфично для разных сортов и меняется по годам (рис. 16).

Рис. 16. Динамика накопления красящих веществ (% сухого веса) в ягодах в процессе их созревания (по данным  Гетова, 1966)
1 — Гымза, 1963 г.; 2 — Гымза,1964 г.; 3— Каберне Совиньон, 1963 г.; 4 — Каберне Совиньон, 1964 г.; 5 — Саперави, 1963 г.; 6 — Саперави, 1964 г.

Амплитуда изменения числа антоцианов в кожице винограда в различных условиях произрастания лозы (1956—1962)

*-европейский вид; ** — европейско-американский гибрид.
Fu1еki (1972) также установил, что по мере созревания ягод винограда сорта Конкорд содержание антоцианов увеличивается до фазы физиологической зрелости (105—110 мг/100 g), после чего почти не меняется.
В последнее время некоторое внимание уделяется вопросу о закономерностях наследования красящих веществ в ягоде винограда. Первые исследования в этом направлении принадлежат Ribereau-Gayon с сотр. (1955) и Сurquеtу (1958), которые высказали предположение, что антоциановый диглюкозид является доминантным признаком. Поэтому если производится скрещивание американских видов (V. riparia или V. rupestrls) с европейским виноградом, всегда получаются сеянцы с окраской ягоды, типичной для американского винограда и со специфическим для нее антоциановым комплексом. При повторном скрещивании этих гибридов с европейским виноградом передача потомству второго поколения признака наличия диглюкозидов происходит по простой схеме 1:1.
В дальнейшем Воubals с сотр. (1962) установили, что при скрещивании гибридов прямых производителей (Сейв-Вилард) с сортами европейского винограда расщепление происходит также по схеме 1:1 — 50% сеянцев имеют диглюкозиды и 50% свободны от диглюкозидов. К аналогичным выводам пришли также Вылчев и Иванов (1968).
Исследования Вылчева (1978) и Вылчева с сотр. (1971, 1978) показали, что наследование диглюкозида мальвидина зависит от генетической природы родительских форм. У гибридных комбинации V. vinifera х V. атиrensis 100% сеянцев в F1 являются носителями диглюкозида мальвидина. При скрещивании V. vinifera с рядом гибридов прямых производителей (Заря Севера, Seibel 1000, Seibel 8357, S. Villard 12375, Seibel 4986, XVII 2/40 — M. гамбургский x S. Villard 12375 и XVI 39/3 — Ркацители x S. Villard 12375) 50% сеянцев в F1 являлись носителями диглюкозида мальвидина. При скрещивании же V. vinifera с другими гибридами-прямыми производителями (Seibel 5912 и 6339) в потомстве не обнаружено диглюкозида мальвидина.
Некоторые сведения о наследовании диглюкозида мальвидина имеются также в исследовании Кострикина и Малышевой (1972). Они установили у 27 гибридов V. vinifera (V.v.) х V. amurensis (V.a.) наличие Мальвина; из 16 гибридов V.a. xV.v. у 56% не установлено мальвина; из 270 гибридов (V.a. х V.v.) х V.a. —-15,2% не имели мальвина; у 24 гибридов (V.a. х V.v.) х (V.a. х V.v.) не найдено форм мальвина.
Негруль и Лю-Юй-Янь (1963), на основе анализа данных о передаче по наследству признаков окраски ягоды, анатомического строения ягоды и красящих веществ в первом гибридном поколении при скрещивании и самоопылении сделали ряд выводов, которые в основном сводятся к следующему:
а)        белоокрашенные сорта гомозиготны и, как правило, дают в потомстве сеянцы с белой окраской ягод;
б)         сорта с розовой окраской дают сеянцы с розовой и белой окраской;
в)        у сортов с красной и фиолетовой окраской ягод происходит расщепление на сеянцы с белой, розовой, красной, фиолетовой и черной окраской ягод; эти сорта, следовательно, гетерозиготные;
г)         сорта с черной окраской ягод при расщеплении давали сеянцы только с черными ягодами; с черными и белыми ягодами; с черными, фиолетовыми, красными и розовыми ягодами; с черными, фиолетовыми, красными, розовыми и белыми ягодами; сорта, дающие поколение лишь с черными ягодами, гомозиготные, а все остальные — гетерозиготные;
д)        черная окраска кожицы и окрашенность клеточного сока доминирует над белой окраской кожицы; окраска кожицы наследуется независимо от клеточного сока ягод.
На основании этих выводов авторы дают конкретные рекомендации при выборе сортов для скрещивания в зависимости от цели селекции.
В заключение можно сказать, что несмотря на весьма интенсивную и плодотворную работу по изучению красящих веществ винограда, ряд вопросов остается невыясненным. В частности, это касается проблем влияния генетических и экологических факторов на синтез красящих веществ (антоцианов) в ягодах винограда. Поэтому необходимо продолжать исследования, улучшая их методику.