Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биохимическая характеристика перспективного генофонда моркови как исходного материала для селекции по пищевым и вкусовым качествам

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Биохимическая характеристика перспективного генофонда моркови как исходного материала для селекции по пищевым и вкусовым качествам"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РАСТЕНИЕВОДСТВА имени Н. И. ВАВИЛОВА

ррд 0 /| На правах рукописи

СОЛОВЬЕВА Алла Евгеньевна

УДК 635.132:581.19

БИОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕРСПЕКТИВНОГО ГЕНОФОНДА МОРКОВИ КАК ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СЕЛЕКЦИИ ПО ПИЩЕВЫМ И ВКУСОВЫМ КАЧЕСТВАМ

Специальность: 03.00.04 — Биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1993

Диссертационная работа выполнена в лаборатории биохимии Всероссийского научно-исследовательского института растениеводства им. Н. И. Вавилова в 1989—1992 гг.

Научные, руководители — доктор биологических наук, профессор А. В. Конарев, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Л. В. Сазонова.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор И. П. Гаврилюк, кандидат биологических паук С. Л. Тютерев.

Ведущее учреждение — Санкт-Петербургский Государственный университет.

Защита диссертации состоится » 1994 г. в часов

на заседании Специализированного совета Д 020.18.02 во Всероссийском научно-исследовательском институте растениеводства им. Н. И. Вавилова (190000, С.-Петербург, Б. Морсмая, 44).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИ растениеводства им. Н. И. Вавилова.

Автореферат разослан « Ю » 1993 г.

Ученый секретарь Специализированного совета

доктор биологических наук __ Э. А. Гончарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность теш.

Морковь является одной из основных овощных культур не только в России, но и во всех странах мира. Высокое содержание в корнеплодах моркови каротина, минеральных солей, витаминов и эфирных масел, способствующих обмену веществ, улучшению пищеварения, а также вкусовые особенности корнеплода позволяют отнести ее к ценным продуктам питания человека, особенно в зимне-весенний. период, когда ощущается недостаток других овощей.

Привлечение в селекцию перспективного генофонда моркови как ' исходного материала из мировой коллекции ВИР способствует созданию высокоурожайных, скороспелых, лежких, устойчивых к болезням и вредителям сортов, обладающих' приятными вкусовыми качествами с высоким содержанием витаминов к других питательных веществ в корнеплодах. Теоретическое и практическое значение для развития селекции имеет изучение экологической и географической изменчивости проявления биохимических признаков мсрксЕи и, в частности, содержание эфирных масел. Одно из направлений современной селекции моркови -улучшение .ее вкусовых качеств. Оно рассматривается в этой работе в связи с изучением летучих веществ - терпенов и их производных. Изучение компонентного состава эфирных масел связано с разработкой селекционно-генетических вопросов, поиском новых биологически активных веществ растительного происхоядения для нузд медицины и пищевой промышленности, с изысканием новых сырьевых источников этих веществ, изучением спектра биологической активности различных груш соединений и разработкой новых областей их применения.

Целью наших исследований явилось изучение биохимических особенностей геновонда моркови и оценка вкусоЕкх качеств районированных сортов моркови, а также выделение ценных образцов для использования в селекщти в условиях Северо-Запада Нечерноземной зоны России.

В задачу исследований входило:

- изучить перспективные сорта по вкусовым и пищевым качествам различных подвидов и разновидностей D.carota L.no содержанию основных биохимических показателей в корнеплодах:

- выявить норелляционше связи между биохимическими признакам! в корнеплодах моркови:

- изучить изменчивость проявления биохимических признаков, вкусовых качеств и состага гдарш-';: масел в районированных сортах при

вцраадвании их в различных эколого-географических зонах:

- исследовать состав эфирных масел моркови:

- идентифицировать компоненты эфирных масел с использованием ИК-спектроекопии:

- изучить влияние переработки моркови методами обезвоживания корнеплодов на качество продукта.

Научная новйзна и практическое значение.

В работе дана сравнительная характеристика сортов двух подеи-дов моркови (D.carota subap.carota к subsp.orlentalls (Rubascn.) Setsch.) по комплексу биохимических признаков. Изучена изменчивость содержания сухого ЕвщестЕа, Сахаров, карозмноидов и нитратов в зависимости от сорта в условиях СеЕеро-Запада Нечерноземкой зоны. Установлена корелляции, представляющие интерес для селекции, мезду биохимическими признаками. Выявлены сорта с повышению! уровнем накопления питательных и биологически активных веществ, а также экошгасгичше сорта. •

Изучен характер изменчивости накопления химических веществ в корнеплодах под влиянием условий выращивания сортов в различных зколого-географических зонах: установлены корреляции мевду биохимическими признаками, вкусовыми качествами и компонентами эфирного масла корнеплодов моркови; выявлены сорта с повышенным уровнем накопления питательных и биологически активных веществ, перспективные для селекции на химический состав в разных зонах.

Впервые исследован биохимический состав и дана вкусовая оценка при различных способах высушивания корнеплодов моркови.

Наш исследования проведены в совместно с коллективом отдела овощных и бахчевых культур ВИР. Морковь выращивали на Волгоградской опытной, станции ВИР под руководством З.И. Клецковой, на Майкопской станции ВИР - под руководством Т.О. Вишунас.

Апу>гА-цщ работы. Результаты исследований были доложены на конференции молодых ученых и специалистов ВИР (1992,1993), научно-методического семинара "Проблемы, направле!шя селекции и научные основы семеноводства корнеплодных растений", г.Барнаул (1990), нпучно-нрокзводственшх совещаниях лао'ораториии биохимии ВИР (ISOO, 1991, 1992).

Пу^тик.чщги. По материалам диссертации .опубликовано I работа.

Осп см ч структура диссертации. Диссертация изложена на II? страницам маамношеного текста, включает 22 таблицы и 12 рисунков.

Работа состоит из введения, 5-ти глав, общих выводов, практических рекомендаций. Список цитируемой литературы включает 95 названий, в том числе 50 иностранных. Приложение содержит 53 таблицы.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Экспериментальная работа выполнена на 120 перспективных по пищевым и вкусовым качествам сортах моркови из коллекции Всесоюзного НИИ растениеводства им.Н.И.Вавилова, относящихся к виду Dau-CU3 carota L. и двум подвидам: а) морковь европейская - D. carota subsp. carota: б) морковь восточная - D. carota subsp. . orlentalls (Rubasch.) Setchk. Для географических опытов было отобрано 13 районированных сортов моркови subsp.carota.

Уход за образцами коллекши, выращенными в 1989-1992 гг. -на полях Павловской опытной станции ВИР (г.Пушкин) и при географических опыта;:, осуществляли по методикам, принятым в ВИР. Отбор средних проб корнеплодов и биохимический анализ осуществляли общепринятыми методами (Ермаков А.И. и др.,1937).

Первичные аналитические данные состава эфирных масел получали методом капиллярной газожидкостной хроматографии: таким образом определяли-число компонентов и их соотношение в смеси. Для идентификации отдельных соединений их выделяли из .смеси с помощью сочетания колоночного и препаративного газожидкостного хроматографиро-вания, затем отдельные соединения характеризовали, главным образом, с помощью ИК-спектрометрии. Исследования проводили по оригинальным методикам, разработапым в лаборатории химии растений Ботанического института имени В.J[.Комарова РАН, под руководством канд. биол. наук А.Л.Шаворда.

Классическую газовую хроматографию проводили на приборах "Chrom-5" (ЧССР) и "Carlo Erba Strumentazlone" (Италия), препаративную газожидкостную хроматографию - на PYE-105 (Англия), ИК-спектроскопия - на IR-75 (ГДР), съемка спектров в растворе СС14 в специальных микрокюзетах, количественный газохроматографический анализ - на интеграторе MFP 510.

Вкусовое тестирование проводили по методике, описанной P.W. Simon и дрЛ1930). Для оценки использовали шкалу от I до 7, по следующим признакам: консистенция, терпкость, сладость, морковный вкус, предпочтение.

Масляные каналы выделяли в три группы (Senallk D.,Simon P.W., 1966): радиальные, кошдентр'уГ-юские и неясной конфигурации. Коли-

чество масляник каналов подсчитывали на площади I мм^.

Использовали несколько способов обезвоживания моркови. Кон-вективнув сушку (тепловая) проводили в лаборатории совхоза "Ручьи" на венгерском сушильном агрегате "Тропон-3". Теплорадиашонную (Ж) сушку проводили в лаборатории Санкт-Петербургского торгово-экономического института на сушильной установке УС-3. Сублимационную сушку осуществляли на сушильной установке КС-30 (ЧССР) в отделении лиофильной сушки станции по переливанию крови.

Обработку цифрового материала проводили в отделе АИС ВИР по' разработанным программам доктора технических наук Г.И.Разоренова (1979). Данные, полученные по вкусовому тестированию, обрабатывали регрессионным анализом по Б.А.Доспехову (1979).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Характеристика'дерспективног о генофонда моркови

по содержанию питательных и биологически активных веществ

Проведено сравнительное биохимическое исследование 120 сортов моркови из коллекции ВИР. В 1989-1992 гг. общий диапазон сортовой изменчивости сильно варьировал: содержание сухого вещества колебалось от 9.22 до '32.42 моносахаров - от 1.28 до 7.87 %; суммы Сахаров - от 3.77 до 11.36 каротина - от 0.00 до 28.44 мгЛООг: нитратов - от 0.00 до 475.80 мг/100г.

Изменчивость химического, состава корнеплодов в зависимости от года урожая можно рассматривать как изменения, происходящие под влиянием неодинаковой степени хозяйственной спелости корнеплодов, зависящей от метеорологических условий.

Среднее содержание сухого вещества в 1990 году составляло 13.47%, а в 1992 году - 16.00%. В благоприятные года (1989,1991) содержание сухого вещестиа было 13.81% и 14.10% соответственно.

В корнеплодах моркови содержатся свободные глюкоза, фруктоза и сахароза. Низкая калорийность пищи - главная проблема в питании человека. Морковь, в основном, содержит от 6% до 9% Сахаров, но селекционерами ведется отбор моркови, содержащей вше 12% Сахаров. В сравнении с другими культурами морковь содержит легкодоступную энергии, и она может быть использована в увеличении калорийности питания, особенно в северных областях.

По содерюнию моносахаров сорта различаются меньше, чем по содержанию суммы Сахаров. В среднем по годам содержание моносаха-

ров составило 3.62%. В 1989 году моносахара в моркови составляли 3.32%, в 1990 - 3.56%, в 1991 - 4.14%, в 1992 - 4.93%. Увеличение в последние года содержшия моносахаров, по-видимому, связано с погодными условиями - с увеличением среднемесячной температуры и снижением количества осадков. Накопление сахарозы по. годам было следующим:'в 1989 г. - 4.10%, в 1990 - 2.69%, в 1991 - 2.73% и в 1992 - 3.60%. Содержание суммы Сахаров в исследованных сортах было от 3.71 до II.36% в пересчете на сырое вещество. ■ Трех годичная оценка позволила выделить 15 сортов с высоким содержанием моносахаров и суммы Сахаров.

Изучение экологической изменчивости содержания суммы Сахаров в корнеплодах моркови в течении четырех лет показало, что она значительно изменяется даже в одном месте.выращивания в зависимости от погодных и других условий года. Метеорологические условия, способствующие интенсивному росту корнеплодов и накоплению в них сахароз, характеризовались сниженным количеством осадков и более высокой температурой в течение вегетационного периода (1992 г.). Для большинства изученных сортов наименее благоприятным оказался 1990 год, когда содержание суммы Сахаров снизилось примерно на 15 --30%, что наблюдалось одновременно с сильным повреждением растений вредителями и болезнями в течении всего вегетационного периода. Однако, выделились 3 сорта, устойчивые к вредителям: Московская зимняя (к-1467), FjE-150 (к-2580), Рогнеда (к-2611). Экологическая изменчивость содержания суммы Сахаров в моркови неодинакова по сортам. Выделены сорта с изменчивостью равной 1-2%: Шантанэ-2461 (к-1285), Нантская-4 (к-1296), Вантанэ сквирская (к-1439), ВегИсшег (к-1746), Regol Osena (ic-2348), Ашго (к-2649).

В корнеплодах моркови каротиноиды представлены каротинами и небольшим количеством ксантофиллов. Особое внимание уделяли сортам моркови с повышенным содержанием каротина. Наиболее высокое среднее содержание каротина пришлось на 1991 год (13.69 №/100 г), что связано с благоприятными погодными условиями (теплое и влажное лето). Самые низкие показател! били в 1990 году (в среднем 9.50 мг/ /100 г), когда наблюдали сильное поражение корнеплодов вредителями.

В качестве источников для селекции на повышенное содержание каротина выделены 15 сортов. Лучшими по среднему многолетнему содержать каротина (более 12.05 мгЛООг) были сорта Лосиноостровс-кая-13 (к-2017), Местная (к-2511), FE-I095 (к-1096),/Amsterdam Fo-гага (к-2644), Hybrid Валапга (к-2573), Ашго (л-2649), АиеИогее а

Forcer (к-1785), Flam (к-2650). У сорта Amsterdam Forara (к-2644, Нидерланды) на протяжение всех трех лет содержание каротина било повышено - в среднем 19.65 мг/ЮОг.

Избыток нитратов представляет опасность для здоровья человека. По данным ВОЗ при ФАО допустимая норма нитратов составляет 5 мг ИаКОд в сутки на I кг массы человека. Для человека массой' 60 кг это составляет примерно 220 иг Шд. Следует иметь в ввду, что при определении этой нормы не учитывали возможность образования нитро-зоамииоз из нитратов и нитритов.

В моркови нитраты преимущественно содержатся в средней части корнеплода. Примерно 80-90 % общего количества нитратов сосредотачивается во внутренней его части. При ее удалении содержание нитратов уменьшается в 2 раза. В среднем по годам содержание нитратов било 7.26 мг/ЮОг. В 1990 году в результате неблагоприятных условий (поражение вредителями и болезнями) среднее содержание нитратов повысилось до 16.56 йг/ЮОг, что тоже не выходит за предельно допустимый уровень (ПДК КОд - 25 мг/ЮОг). Наиболее резкий скачок повышения содержания нитратов наблюдали в 1992 г., что связано с жарким и сухим летом.

Для выявления взаимосвязи мезду биохимическими показателями в различных экологических условиях мы использовали метод статусмет-рии. Доверительная вероятность решения моделей - 95.0%.

Построенные шесть моделей показали тесную обратную взаимосвязь меэду моносахарами и сахарозой, сухим весом и суммой Сахаров, моносахарами и суммой Сахаров, наблюдали и другие связи, но коэффициенты корреляции били ниже 0.5.

При рассмотрении окончательных решений в моделях был получен обобщенный показатель (Z) состояния сорта в данном году. Чем больше отклоняется величина 2 в отрицательную и положительную стороны, тем менее стабилен сорт. Значение Z около нуля означает, что сорт находится в зоне неопределенных решений - следовательно, данный сорт, по видимому, является экопластичным. Если значение Z находится в окресности нуля для данного сорта и повторяется в кавдой модели (из года в год), это означает, что сорт, по-видимому, следует считать стабильным по исследованным биохимическим показателям. При изучении нами коллекции ВИР такими свойствами обладали 14 сортов: Нантская-4 Ск-1296), Несравненная (к-1528), Столовая (к-1660)", Местнгш (к-1715), White belglan long (к-1854), Лосиноост-

ровская-13 (к-2017), Larosa (к-2260), Asmer early market Ск-2304), Местная (K-23I7), F^-150 Ск-2580), Местная Ск-2619), Flakker Dako (к-2631), Banta (к-2636). Штамм 75/2276 (к-2641).

Изменчивость биохимических и морфолого-биологических признаков сортов под влиянием эколого-географическнх факторов.

Географический принцип в изучении образцов коллекции моркови применялся неоднократно для выявления закономерностей изменчивости содержания сухого веса, моносахароз, .сахарозы, суммы Сахаров и каротина. Зональные различия четко выделяются при использовании метода индекса условий цо Эберхарту-Расселу (табл.1).

В результате эколого-географического изучения корнеплодов моркови установили, что содержание сухих веществ существенно не меняется. Но было отмечено, что условия теплого и влажного климата Краснодарского края способствуют их накоплению, а условия орошения Волго-Ахтубинской поймы снижают содержание сухих веществ.

Среднее содержание Сахаров в сортах составило 6.83% с амплитудой колебания от 5.50% (г.Волгоград) до 7.60% (г.Майкоп). Опыты показали, что южные пункты не всегда являются оптимальными условиями для выращивания моркови. Процент моносахаров в корнеплодах ниже в зоне орошаемого земледелия (г.Волгоград), а в. СевероЗападной зоне (г.Пушкин) и в Краснодарском крае (г.Майкоп) он почти не изменяется. Условия орошаемого земледелия способствуют большему накоплению сахарозы. Повышенное содержание сахароз по сортам за 2-3 года в трех географических пунктах было следующим.

Ленинградская область. Высокий процент суммы Сахаров (выше среднего значения по зоне - 7.40%) имели сорта Нантская-4 (к-1296)

- 8.25%, Московская зимняя (к-1467) - 9.19%, Несравненная (к-1528)

- 7.43%, Нангская йнгева (к-1935) - 7.51%, Шатрия (к-2071) -7.53%, Каллисто Р1 (к-2477) - 8.06%, из них высоким процентом моносахаров обладали сорта Нантская-4 (52%), Нантская йыгева (52), Каллисто F1 (51). Высокое процентов содержание моносахаров имели сорта Шантанэ сквирская (к-1439) - 62%, Гардуолес (к-2015) - 55%, Лосиноостровская-13 (к-2017) - 58%.

Волгоградская область. Высокое содержание суммы Сахаров (выше 5.50%) имели сорта Игнтанэ сквирская (к-1.439) - 5.85%, Московская зимняя (к-1467)' - 6.С8%, Яосиноостровская-13 (к-2017) - 6.24%, Каллисто F, (к-2477) - 5.82%. С увеличением процента моносахаров содержание суммы сахароз уменьшается. Высокий процент моносахаров

Табл.1. Влияние эколого-географических условий на содержание основных компонентов химического состава в корнеплодах моркови, на снрое вещество (1930-1992 гг., п = 13, через 30 сут. хранения)

Показатели Среднее значение признака Индекс условий

Ленинградская обл. - Волгоград-; екая обл. Краснодарский край

Сухое вещество, % 13.62 -0.09 -1.09 1.01

Моносахара, % 3.50 0.30 -0.80 0.50

Сахароза, % 3.37 0.23 -0.47 0.23

Сумма Сахаров, % 6.83 0.57 -1.33 0.77

Каротины, мг/ГООг • 14.7 - 0.02 -4.53 4.50

Нитраты, мг/ЮОг 39.8 -2.02 2.02 -

Средняя масса

корнеплода, г 98.7 -37.97 41 .23 -3.26

Консистенция, баллы 5:0 -0.1 • -0.3 0.3

Терпкость, баллы 4.2 -0.3 -0.4 0.7

Сладость, баллы 3.4 0.0 0.0 0.1

Морковный вкус, баллы 4.3 0.2 -0.1 -0.1

Предпочтение, баллы 3.6 0.2 -0.1 -0.5

Терпинолен, % 13.2 8.1 -6.4 -1.7

Кариофпллен, % 19.8 -3.6 3.8 -0.1

•СЕ)-г-бисаболен, % 23.1 -2.3 5.2 -2.8

Неизв.кокп., % 6.3 -1.1 2.8 -1.7

Количество масляных

каналов, шт. ли'- 0.252 -0.023 -0.042 0.066

Вид малютки каналов 2.5 -0.3 0.5 -0.3

■) В условиях интенсивного орошения Волго-Ахтубинской поймы

был в корнеплодах сортов Нантская-4 Ск-1296) - 52%, Нантская Иыге-ьа (к-ИХй) - 64%, Несравненная (к-1528) - 52%, Гардуолес (к-2015)

- 59%.

Краснодарский край. В данной эколого-географической зоне высокое содержание суммы Сахаров (больше 7.60%) набладали у сортов Нантская харьковская (к-1709) - 7.88% и Юбилейная (к-2417) -7.81%, из них Юбилейная имела также высокий показатель моносахаров

- Н)%. Высокое содержание моносахаров наблюдали в сортах Нантская Сычева (к-1935) - 58%, Гардуолес (к-2015) - 56%, Лосиноостровская-13 (к-201?) - 76%, Гаузес (к-2070) - 72%, Шатрия (к-2071) - 67%,

НШОХ-336 (к-2319) - 68%, Каллисто Fj (к-2477) - 69%.

Повышенное содержание моносахаров и суммы Сахаров указывает на более качественный состав Сахаров в корнеплодах моркови. Сочетание этих компонентов наблюдается в Ленинградской области и в Краснодарском крае.

Содержание каротина в моркови в различных пунктах вкрашиващя на территории Росин неодинаково. Наиболее высокое содержание каротина отмечено в Краснодарском крае (19.2 мг/ЮОг), самое низкое -в Волгоградской области С10.2 мг/ЮОг)-. Ленинградская область занимает промежуточное значение (14.8 мг/ЮОг). Из 13 исследованных сортов во всех трех зонах содержание каротина выше среднего значения имели три сорта: Лосиноостровскэя-13. Шатрия и НШЖ-335. _ Содержание каротина в остальных сортах сильно колебалось в зависимости от пункта выращивания. Полученные результаты подтвердили зависимость накопления каротина в моркови от почвекно-климатическкх условий выращивания.

По средним многолетним данным в Ленинградской области наибольшее количество каротина каблэдалк в сортах Нантская-4 (к-1296), Шатрия (к-2071), НИИОХ-336 (к-2319), Каллисто F, (к-2477). В условиях орошаемого земледелия высокое содержание каротина даблвдали в сортах Нантская-4 (к-1296), Шаятанэ сквирская (к-1439), Московская зимняя (х-1467), Юбилейная (к-2417), Каллисто F1 (к-2477). Морковь, выращенная в условиях влажного и теплого климата Краснодарского края, имела наиболее Еысокое содержание каротина. Особенно выделились сорта Нантская-4 (к-1296). Шантана сквирская (к-1439), Московская зимняя (к-1467), Лосиноостровская-13 (к-2017), Gausea (к-2070), Катркя (к-2071), ЮЖ0Х-336 (к-2319), Каллисто F1 (к-2477).

Изменения содержания нитратов изучали в двух эколого-географи-ческих зонах: Ленинградской и Волгоградской областях. Результаты изучения показали, что существенных колебаний в зависимости от зоны выращивания.нет.

По сравнению с условиями Нечерноземной и южной зоны России в предгорьях Северного КаЕказа в корнеплодах моркови увеличивается содержание сахароз, каротинов и средняя масса корнеплода, но сокращается количество сухого вещества. В Нечерноземной зоне высокого качества достигают сорта Кантская-4, Шатрия, Каллисто F1, в Краснодарском крае Лосиноостровская-13, Gauses. НКИ0Х-336, • Каллисто F1, в условиях Волгоградской области Шантанэ сквирская, Московская

зимняя и Каллисто . Гибрид Каллисто показал высокое качество во всех трех зонах, что говорит о географической стабильности биохимических признаков данного сорта.

Важнейшей составной частью химического состава корнеплодов моркови, обуславливающей специфичность их запаха и вкуса, являются эфирные масла. ;

Терпеноиды относятся к группе Еторичных веществ. Функция этих соединений в растениях не выяснена. Отдельные терпеноиды или их смеси обуславливают привлечение опыляющих насекомых и переносящих семена животных, отпугивание насекомых-вредителей и травоядных животных, стойкость к микробному поражению и подавление прорастания или роста потенциальных'конкурентов. Все это указывает на то, что исследование эфирных масел корнеплодов моркови имеет практическую направленность.

Морковь содержит длинные шизогенные внутриклеточные каналы, известные как смоляные ходы, в которых накапливаются липофильные вещества. Смоляные каналы сильно связаны между собой через флоэму корнеплода, проводящую систему стебля и листьев. В срезанном ввде каналы в корнеплодах обычно имеют концентрическую или радиальную форму.

Исследования показали различия в количестве каналов на I мм^ и в форме каналов в изученных сортах, причем эти цризнаки зависши как от сорта, так и ох географических условий среды (см.табл.2).

Наибольшее количество масляных каналов располагалось во флоэме Еозле камбия, тогда как в ксилеме масляных каналов найдено не било. Но необходимо учитывать, что методика определения содержания терпеноидов не разделяет ыеаду собой ксилему и флоэму, поэтому количество масляных каналов - усредненный результат. В основном, ксилема составляла небольшую часть от общей площади - 10-15%.

Исследования показали, что е Волгоградской области количество масляных каналов связано с терпкостью и содержанием кариофиллена. В остальных же случаях выявлена либо слабая, либо даже отрицательная связь.

Вид масляных каналов варьировал в зависимости от сорта и географических условий выращивания. В Волгоградской области проявилась тенденция положительной корреляционной связи между признаками, в связи с чем возможно использовать признак "количество масляных каналов" для оценки содержания терпеновдов без1 лабораторного ис-

Табл.2. Среднее содержание основных летучих терпеноидов, количество и форма масляных каналов в корнеплодах районированных сортов моркови в зависимости от эколого-географических условий выращивания (п=13, 1990-1992 гг.)

Показатели Географические условия

Ленинградская Волгоградская Краснодарский

область область край

Терпинолен,% 21.? ■ 6.5 II .2

Кариофиллен, % 15.6 23.3 19.7

Е-у-Бисаболен.Ж 21.4 27.6 20.3

Неизв. компонент,% 5.1 9.7 4.6

Количество масляных

каналов, шт./мм^ 0.222 0.2Г0 0.318

Форма каналов, балл 2.2 3.0 2.2

Терпкость, балл 3.9 . 4.3 4.8

Примечание. Количество масляных каналов - среднее из пяти срезов для каздого из пяти корнеплодов одного сорта; форма каналов оценена по шкале от I до 5, где I - концентрическая форма, 3 -смешанная форма, 5 -радиальная форма, терпкость оценена по шкале от I до 7, где I - нет терпкости, 7 - жгучий, скипидароподобный вкус.

следования, отбирая сорта с уменьшенным или увеличенным числом каналов.

Эфирное масло корнеплодов имеет различную окраску: от бесцветного до текножелтого с запахом "вареной" моркови.

Согласно данным газожидкостной хроматографии, эфирные масла корнеплодов содержат не менее 30 компонентов (рис.1). Измененяя условия проведения анализов, на хроматограмме можно получить от 150 до 200 компонентов эфирных масел корнеплодов моркови.

Монотерпены корнеплодов моркови представлены сабшеном, Р-пи-неном, мирценом, фелландреном, а-тершненом, лимоненом, г-терпине-ном и тергошоленом, сесквитерпены - терпинен-4-олом, борнилацета-том, кариофилленом, Е-г-бисаболеном и неизвестным компонентом.

При исследовании эфирных масел все сорта моркови были разделены на три группы:

I группа - содержание монотерпеновых углеводородов составляет около 30-40%, сесквитерпеноидов - 60-70%. В эту группу входят практически все исследованные сорта (рис.1).

II группа - содержание монотерпенов не превышает 2-3%, сескви-

терпеноида представлены кариофилленом и Е-г-бисаболеном.

III группа - содержание монотерпенов не превышает 2-3%, сеск-витерпеноиды представлены кариофилленом, Е-г-бисаболеном и неизвестным компонентом (например, в Майкопе сорт Шатрия, к-2071).

В Ленинградской области Есе 13 изученных сортов относились к первой группе по соотношению терпенов мевду собой. В условиях орошаемого земледелия три сорта из изученных (Несравненная (к-1528), ' НИИ0Х-336 (к-2319) и Нантская Иыгева (к-1935)) относились к третьей груше, а сорт Нантская Харьковская (к-1709) имел состав терпенов, характерный для второй группы. Сорта, выращенные в Краснодарском 4крае, имели то же соотношение терпенов, что и ь Ленинградской области. В Краснодарском крае отмечена более сильная зависимость от погодных условий и поэтому некоторые сорта в разные год! могут переходить во вторую и третью группы.

Состав эфирных масел не меняется ни по годам, ни по зонам выращивания. Изменения происходят лишь в количественном отношении. Содержание терпинолена значительно выше в Ленинградской области, что,, возможно, обуславливает высокий уровнь поражения вредителями (Irloza vlrldula Zett. и Palla гозае F.). Тергошолен является биологически активным веществом, которое, возможно, привлекает специализированных вредителей.

Вкусовые качества определяли по следующим признакам: консистенция ткани, сладость, терпкость, морковный вкус и предпочтение. Данные обрабатывали, используя регрессионный анализ.

Вкусовые признаки корнеплодов моркови различались и по сортам, и по зонам выращивания. Значительные различия наблюдали по зонам выращивания по отношению к терпкому вкусу и предпочтет®. Сорта, выращенные в Ленинградской области, характеризовались более высоким морковным вкусом и более высокой сладостью (по отноиенив к другим зонам), а, следовательно, были и более'предпочтительными. В Волгоградской области' сорта имели значительно ниже показатели по сладости и предпочтению. Корнеплоды моркови, выращенные в Краснодарском крае, мюли наиболее плотную консистенцию ткани, что, вероятно, связано с более высокой плотностью почвы, а также корнеплоды отличались высокой терпкостью.

В Ленинградской области самую высокую терпкость имел сорт Шатрия (к-2071), наиболее сладким был сорт Нантская-4 (к-1296), высокий морковный вкус имел сорт НИКОХ-ЗЗб (к-2319), а наиболее пред-

» Ii

lul

I Z k I

ь___ 1 Ii IL JL

I

чДлУ^

/J

20

30

46

Рис.1. Газожидкостная хроматограмма летучих веществ корнеплодов моркови, присутствующих в водных экстрактах:

I гр. (Шантанэ сквирская, к-1439): I - <*-шнен, 2 - сабинен, 3 - мирцен, 4 - лимонен, о - г-терпинен, 6 - терпинолен, 7 - карио-филлен, 8 - (Е)-г-бисаболен;

II гр. (Нантская харьковская, к-1709): I - терпинолен, 2 -кариойиллен, 3 - Ш-г-бисаболен, 4 - неизвестный компонент:

III гр. (Шатрия, к-2071): I - "-пинен, 2 - сабинен, 3 - мир-цен, 4 - лимонен, 5 - г-терпинен, 6 - терпинолен, ■ 7 - кариофиллен, 8 - (ЕН'-бисаболен, 9 - неизвестный компонент

почтительными потребительскими качествами обладали сорта Нантская--4 (к-1296) и Несравненная (к-1528). Самые низкие потребительские качества проявил сорт Гардуолес (к-2015).

В Волгоградской области высокой терпкостью обладал сорт Нантс-кая Иыгева (к-1935), более сладким был сорт. Несравненная (к-1528), высокий морковный вкус шел сорт Гардуолес (к-2015), предпочтительными оказались сорта Шантанз сквирская (к-1439), Несравненная' (к-1528), НИИ0Х-ЗЭ6 (к-2319). Низкое вкусовое качество было характерно для сортов Нантская-4 (к-1296), Нантская харьковская (к-1709), Нантская Иыгева (к-1935).

В Краснодарском крае сорта обладали высокой терпкостью, но самым терпким был сорт Гаузес (к-2070). По сладости выделился сорт Юбилейная (к-2417). Предпочтительными сортами были Иантанэ сквирская (к-1439).Несравненная (к-1528) и Юбилейная (к-2417) Низкими потребительскими качествами обладали сорта Нантская харьковская (к-1709), Лосиноостровская-13 (к-2017) и Гаузес (к-2070).

Чтобы лучше объяснить вкус свежей моркови, нами был проведен простой и многофакторный регрессионный анализы, которые показали, что терпкость и сладость являлись основными факторами, определяющими вкус и предпочтение.

Терпкость, в основном, являлась ключевым фактором в определении морковного вкуса и предпочтения, в связи с чем она может быть как положительной характеристикой для сортов с низким морковным вкусом, так и отрицательной - в сортах с сильным скипидароподобным морковным вкусом. Это положение раскрывается в географическом аспекте: в Волгоградской области существует необходимость в увеличении терпкости, а в Краснодарском крае - в ее снижении. Причем существует свой набор сортов с высокой терпкостью в разных областях, 'Что позволяет наиболее рационально произвести подбор сортов в каждой географической зоне.

Учитывая все вкусовые качества, можно рекомендовать для выращивания в Ленинградской области следующие сорта: Нантская-4 (к-1296), Несравненная (к-1528), Лосиноостровская-13 (к-2017) и Юбилейная (к-2417). В условиях орошаемого земледелия наиболее предпочтительными являются сорта Шантана сквирская (к-1439), Несравненная (к-1528) и НИИОХ-336 (к-2319). В Краснодарском крае лучшими потребительскими качествами обладают сорта Шантанз сквирская (к-1439), Несравненная (к-1528) и Юбилейная (к-2417).

Для оценки различий эколого-географических групп предпринята попытка применить статусметрию для построения и анализа закономерностей, связывающих интегральные показатели качества корнеплодов моркови с эколого-географическими зонами выращивания. Для решения эколого-географических задач нами были построены три модель

Анализ (методом статусметрии) пяти вкусовых и десяти биохимических признаков показал, что содержание Сахаров и отдельных компонентов з зависимости от эколого-географических условий выращивания играло важную роль в определении вкуса свежей моркови. Как и ожидали, наиболее существенная связь была обнаружена мезду сладостью и предпочтением (г =0.72) , мезду сахарозой и суммой Сахаров (г=0.69) а такие терпкостью и морковным вкусом (г=О.ЕО), вне зависимости от эколого-географических условий'выращивания.

Коэффшшэнты корреляхци мезду терпкостью и основными компонен-iai.ni эфирного масла были слабыми, следовательно, в определении вкуса существенную роль играют минорные компоненты эфирного масла.

Для корнеплодов моркови, выращенных в Ленинградской области, характерно повышенное содержание тергпшолена, что, по-видимому, связано с высокой степенью поражениеста посевов вредителями и болезнями в последние годы; по вкусовым качествам корнеплоды более сладкие и более предпочтительные. Следовательно, по комплексу исследованных нами признаков оптимальными для выращивания моркови являются условия Ленинградской области.

Корнеплоды моркови, выращенные в Волгоградской области, характеризовались повышенным содержанием сесквктерпенсв: кариофиллена и (Е)-г-бисаболена. Для корнеплодов моркови, выращенных в Краснодарском крае, характерно повышенное содержание каротина.

Изменчивость биохимического состава корнеплодов моркови при применении различит методов обезвоживания на примере

районированного сорта Лосиноостровская-13. Пищевой рацион человека должен быть сбалансирован по всем питательным веществам. Хранение овощей и фруктов в сушеном ввде удлиняет сроки их потребления до 9-10 месяцев, т.е. до следующего урожая. В настоящее время сушка овощей и фруктов в промышленных условиях осуществляется в-основном конвективным методом на паровых, конвейерных сушилках. Эти аппараты -имеют низкую производительность и КПД, Качество обезвоженной продукции низкое.

За последние годы промышленность и научно-исследовательские

института разработали новые прогрессивные способы сушки. Одним из них является новый вид теплорадиационного обезвоживания, основанного на использовании ИК-лучей определенной длины волны.

Наин было исследовано влияние процессов обработки на биохимические признаки и вкусовые качества моркови. Процессы обработки обычно изменяют вкусовые качества, содержание витаминов и консистенцию овощей. Морковь подвергали обезвоживанию тремя способами:■ тепловым, тешюрадиационным и сублимационным.

Анализируя полученные результаты, мы пришли к выводу, что при любом виде обезвоживания наблюдается снижение биохимических показателей. Суыарное содержание Сахаров было выше при инфракрасной сушке, тогда как, при тепловой наблюдали лучший качественный состав Сахаров (содержание моносахаров - 53%).

В свежей моркови содержание каротиноидов было 208.43 мг/ЮОг на сухой вес. При всех видах сушки наблвдали снижение уровня каротиноидов. Содержание каротиноидов при тепловой сушке было 98.82 мг/ЮОг, при ИК-сущке - 99.90 мг/100г и при сублимационной сушке -120.31 мг/ЮОг.

Терпкость- существенно снижалась при обезвоживании, наибольшей она бкла при тепловой сушке. Сладость, наоборот, заметно повышалась, и наивысшей она была при инфракрасной сушке (за счет увеличения содержания сахарозы).

Содержание эфирных масел при любом виде обезвоживания снижалось и происходило качественное изменение в соотношении эфирных масел (в сторону увеличения высококипящих компонентов).

Таким образом, согласно результатам проведенных исследований, а также принимая во внимание низкую себестоимость продукции тепло-'-радиациокной сушки, можно заключить, что этот метод обезвоживания ■наиболее эКэктшен.

ВЫВОДЫ .

По результатам проведенного нами многолетнего исследования биохимического состава перспективного генофонда моркови из мировой коллекции ВИР и изучения биохимического состава районированных в России сортов моркови в различных зонах страны можно сделать следующие основные вывода.

I. Для селекции решающее значение имеет подбор лучших сорто-образцов из мировой коллекции ВИР. Детальное изучеше атой коллекции на основе выявленной- широкой сортовой изменчивости и экологической стабильности биохимических показателей корнеплодов морко-

ви, дало возможность.иметь богатый исходный материал, использование которого позволяет выводить новые ценные сорта и гибрида.

2. Относительные колебания в содержании большинства компонентов химического состава корнеплодов моркови - сухих веществ, Сахаров, каротина и нитратов составляют 10-30%. Колебания зависят, в большей степени, от экологических условий вегетационного периода.

3. Рекомендованы для использования в селекции на качестзо 15 сортов с повышенным содержанием каротина и с улучшенным составом Сахаров. Выделены 14 сортов из коллекции ВИР, экологически стабильные по исследованным биохимическим показателям.

4. Географическими опытами утановлено, что по сравнению с условиями Нечерноземной и южной зоны России в Краснодарском крае в корнеплодах моркови увеличивается содержание Сахаров и каротинов, но сокращается количество сухого вещества.

По. комплексу исследованных нами биохимических признаков оптимальными для выращивания моркови являются условия Ленинградской области, где по вкусовым качествам корнеплоды оказались более сладкими и более предпочтительными, имели повышенное содержание терпинолена, но сильно поражались вредителями. Корнеплода моркови, выращенные в Волгоградской области, характеризовались , повышенным содержанием сесквитерпенов: кариофиллена и (ЕЬг-бисаболена. Для корнеплодов моркови, выращенных в Краснодарском крае, характерно повышенное содержание каротина, что связано с его географическим положением. Выявлены, сорта, экологически стабильные по количественным биохимическим признакам и вкусовым качествам, а также сорта, сочетающие стабильность с повышенный содержанием питательных и биологически активных веществ, преспективные для селекции на качество в разных зонах.

5. На вкусовые признаки корнеплодов моркови оказывают влияние и сортовая принадлежность, и эколого-географические условия среды. Терпкий вкус и сладость являются основными признаками в определении морковного вкуса и предпочтения. Изучение вкусовых качеств моркови показало, что терпкость и сладость - независимые признаки.

6. Установлена внутривидовая изменчивость компонентного состава эфирных масел корнеплодов моркови. Из эфирных масел корнеплодов моркови выделено 40 и идентифицированно 16 соединений. Исследовано влияние на компонентный состав эфирных масел эколого-географичес-ких условий произрастания растений. Установлено, что, несмотря на отличающиеся иочвенно-климатические условия, качественный состав

не меняется, наблюдаются лишь различия в количественном отношении.

7. Проведенное сравнительное изучение трех видов сушки корнеплодов моркови - тепловой, инфракрасной и сублимационной показало, что при любом виде.обезвоживания наблюдается снижение уровня биохимических показателей. Содержание эфирных масел снижается и происходит качественное изменение в соотношении компонентов эфирных масел. Метод теплорадиационной сушки оказался более эффективным. "

■ ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основе проведенных исследований 120 сортов моркови мировой коллекции ВИР выявлены и рекомендованы для использования в селекции на Северо-Западе России источники высокого содержания питательных и биологически активных веществ: а) по содержанию сухого вещества: Местная Ск-2511), Amsterdam Sacram (к-2565), Шантана (к-1285); б) по содержанию Сахаров: Amsterdam Sacram (к-2565), Rubina (к-2516), Amro (к-2649), Иантанэ (к-1285); в) по содержанию каротина: Лосиноостровская-13 (к-2017), Campestra (к-2667), Мест-ная(к-2511), Amsterdam Sacram (к-2565), FE-1095 (к-2569), .Amsterdam Foram (к-2644), Hybrid Banana (к-2573), Amro (к-2649), Ame 11-oree a Forcer (к-1785), Flam (к-2650).

2. В результате исследования генофонда моркови в течении трех лет рекомендованы для использования в селекции на качество 15 сортов: 1осдаоостровская-13 (к-2017), Campestra (к-2667), Местная (K-25II), Amsterdam Sacram (к-2565), FE-1095 (к-2509), Amsterdam Forain (к-2644), Bertlne (к-2344). Rubina (к-2516), Hybrid Bananza (к-2573), Amro (к-2649), Winter Perfection (к-1732), Amelloree a Forcer (к-1785), Шантанэ (к-1285), Caramba (к-2333), Flam (к-2650).

3. Выделены 14 сортов из коллекции ВНР, экопластичше по исследованным биохимическим показателям: Нантская-4 (к-1296), Несравненная (к-1528), Столовая (к-1660), Местная (к-1715), White belglan long (к-1854), Лосиноостровская-13 (к-2017). Larosa (к-.2260), Asraer early market (к-2304), Местная (к-2317), FjE-150 (к-2580), Местная (к-2619), Flakker Dako (к-2631), Banta (к-2636), Штамм 75/2276 (к-2641).

4. Мы предлагаем в Нечерноземной зоне выращивать сорта с высокими пищевыми качествами: Нантская-4 (к-1296), Шатрия (к-2071), Каллисто F1 (к-2477): а в предгорьях Северного Кавказа: Лосиноостровская-13 (к-2017), Гаузес (к-2070), 1Ш0Х-336 (к-2319). Каллисто

Р! (к-2477). В условиях Волгоградской области: 1антанэ сквирская (к-1439), Московская зимняя (к-1467), и Каллисто (к-2477).

5. Выявлен стабильный по' биохимическим признакам образец -Каллисто ^ (к-2477) - с повышенным содержанием питательных веществ, перспективный для селекши на качество в разных зонах.

6. При селекции на качество следует учитывать потребительские свойства корнеплодов моркови. По вкусовым качествам можно рекомендовать для выращивания в Ленинградской области следующие сорта: Нантская-4 (к-1296), Несравненная (к-1528), Лосиноостровская-13 (к-2017) и Юбилейная (к-2417). В условиях, орошаемого земледелия наиболее предпочтительными являются сорта Шантанэ сквирская Ск-1439), Несравненная (к-1528) и НШОХ-ЗЗб (к-2319). В Краснодарском крае лучшими потребительскими качествами - обладают сорта Шантанэ сквирская Ск-1439), Несравненная (к-1528) и Юбилейная (к-2417).

7. Метод теплорадиашонной сушки, является наиболее эффективным. Учитывая низкую себестоимость продукции при теплорадиашонной сушке № рекомендуем его для более широкого внедрения в промышленное производство.

По теме диссертации опубликованы следующие работы: I. А.Е.Соловьева. Вкусовые качества моркови//Бюл.-ВИР, 1992, вып.230, с.45-46.