Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Ботаническая характеристика промышленных сортов клюквы крупноплодной (OXYCOCCUS MACROCARPUS (AIT. ) PERS. ), биохимический состав их плодов в процессе созревания, хранения и переработки

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Ботаническая характеристика промышленных сортов клюквы крупноплодной (OXYCOCCUS MACROCARPUS (AIT. ) PERS. ), биохимический состав их плодов в процессе созревания, хранения и переработки"

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БОТАНИКИ им. В.Ф.Купревича

Я Б ОД

УДК 634.739.3 (476) :581.19:664.8 / g ^¡Q/]. ^tjg

ВАСШ1ЕВСКАЯ Тамара Ивановна

БОТАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОМЫШЛЕННЫХ СОРТОВ КЛЮКВЫ КРУПНОПЛОДНОЙ (OXYCOCCUS MACEOCARFUS (AIT.) FERS.), БИОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ИХ ПЛОДОВ В ПРОЦЕССЕ СОЗРЕВАНИЯ, ХРАНЕНИЯ Ж ПЕРЕРАБОТКИ

03.00.05 - ботаника 03.00.04 - биохимия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Минск - 199S

Работа выполнена в Центральном ботаническом саду Национальной Академии наук Беларуси

Научный руководитель - доктор биологических наук,

ЧЛ-—корр. МСА РУПАСОВА Е.А.

. Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

чл.-корр. HAH Беларуси ЯКУШЕВ Б.И.

доктор биологических наук АВЕРИНА Н.Г.

Оппонирующая организация - Белорусский научно-исследовательский институт шюдоводств ААН РБ

А Л 0<>

Защита состоится "30" ИЮН.&, 1998 г. в 1ч " час. н, заседании совета по защите диссертаций Д 01.38.01 при Институте экспериментальной ботаники им. В.Ф.Купревича HAH Беларуси по адресу: 220ТЗЗ, г.Минск, ул. Академическая, 27.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной биб лиотеке ш.Я.Коласа НАЙ Беларуси

Автореферат разослан bUCLtSL_ 1998 г.

Ученый секретарь совета Qf л

по защите диссертаций И -' ^ j й.В.Рогульченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш диссертации. В связи с интродукцией и введением в промышленную культуру в Беларуси клюквы крупноплодной, возникла острая необходимость в изучении биохимического состава плодов наиболее перспективных ее сортов, являющихся природным источником широкого спектра биологически активных соединений, среди которых наибольшей ценностью обладают вещества фе-нольной природа Р-витаминного действия с разносторонним фармакологическим эффектом. Плода клюквы крупноплодной - ценнейшее лечебное средство капилляроукреплящего, противовоспалительного, ранозаживляющего и антирадиационного действия.

Отсутствие исчерпывающей информации по данному вопросу, а также сведений об изменениях химизма плодов клюквы при разном сочетании погодных факторов в процессе адаптации вида к новым почвенно-климатическим условиям, является существенным пробелом в интродукционных исследованиях, требующем восполнения. В качестве эталона сравнения для выявления возможных преимуществ биохимического состава плодов интродуцированного вида представляется целесообразным использовать аборигенный вид - клюкву болотную, фенольный комплекс плодов которого также изучен недостаточно.

Наряду с этим важное научное значение имеет исследование динамики биологически активных соединений в плодах сортовой клюквы в процессе созревания, что позволило бы определить оптимальные сроки уборки ее урожая в местных условиях.

Вопросом первостепенной важности является также установление наиболее благоприятных способов, температурных режимов и сроков хранения ягодной продукции, с минимальным снижением ее товарных качеств и наименьшими потерями биологически активных соединений.

Наряду с этим большое практическое значение имеет разработка экономически целесообразных способов переработки плодов клюквы крупноплодной с определением возможных потерь полезных веществ как в процессе изготовления из них градационных и принципиально новых пищевых продуктов, так и при их последующем хранении. При этом в связи с аварией на Чернобыльской АЭС особую значимость обретает исследование антирадиационного действия продуктов питания из клюквы, обладающей повышенным содержанием соединений фенольной природа.

Связь работы с крупными научными программами, темами. .

В основу диссертационной работы положены обобщенные резул! таты личных исследований автора, полученные при выполнении пл£ новых разделов научной тематики Центрального ботанического са; НАН Беларуси в лаборатории химии растений и технологии растх тельного сырья в 1983 - 1994 гг. по 4-м .научно-исследовательски темам: "Разработка биологических основ промышленного выращивали клюквы крупноплодной в БССР" (1981-1985 гг.). Но госрегистраци 810134-53; "Биологические основы промышленного выращивания клике крупноплодной и голубики высокой в условиях БССР" (1986 - 192 гг.). № госрегистрации 01860018238; "Биологически активные сс единения интродуцированных растений и их использование в народ! ном хозяйстве" (1988 - 1990 гг.). lío госрегистрации 0188003621 б "Разработка научных основ промышленного выращивания плодо во-ягодных растений сем. Брусничные в условиях Беларуси" (1990 1994 гг.). No госрегистрации 01900021954.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось:

- обосновать целесообразность введения в промышленную куль туру в Беларуси интродуцироввнного вида - клюквы крупноплодно как источника биологически активных соединений, а также устано вить оптимальные сроки заготовки ягод, регламенты хранения способы переработки ягодной продукции.

В задачи исследований входило:

- выявить различия в биохимическом составе плодов основны промышленных сортов клюквы крупноплодной и аборигенного вида клюквы болотной (дикорастущей и окультуренной);

- выделить сорта юшквы крупноплодной, наиболее богатые би ологически активными соединениями ;

- выявить сорта клюквы, наиболее устойчивые к-внешним воз действиям при интродукции, и показатели биохимического состав плодов, наиболее стабильные при изменении погодных факторов;

- определить оптимальные сроки уборки урожая промышленные сортов клюквы крупноплодной в местных условиях;

- изучить изменение товарных качеств и биохимического сос таза плодов клюквы крупноплодной в зависимости от сроков сбора при разных способах и температурных режимах хранения;

- выявить антирадиационное действие традиционных продукта питания из ягод клюквы крупноплодной и определить оптимальны

регламенты их хранения;

- изучить возможность использования современных технологий (быстрого замораживания и сублимации) для переработки плодов клюквы крупноплодной.

Научная новизна полученных результатов.На основании полученных сведений о биохимическом составе плодов 8-ми основных промышленных сортов клюкеы крупноплодной и аборигенного вида -клюквы болотной,в естественных условиях произрастания и при окультуривании,выявлены сортовые и межвидовые различия по данному показателю.

Впервые в многолетнем цикле наблюдений установлена степень комплексного влияния погодных факторов на вариабельность количественных показателей биохимического состава плодов 8-ми сортов интродуцированного, а также аборигенного (дикорастущего и окультуренного) видов клюквы. Выделены наиболее устойчивые к внешним воздействиям объекта исследований и показатели химизма их плодов.

Показаны сортовые особенности динамики биохимического состава плодов клюквы крупноплодной на завершающих этапах созревания.

Установлены размеры потерь биологически активных соединений в плодах клюквы крупноплодной при хранении, в зависимости от сроков их съема, а также способов и режимов хранения.

Впервые доказано, что по характеру дыхательного газообмена в период хранения, ягоды клюквы крупноплодной принадлежат к группе климактерических плодов.

На животном организме установлено антирадиационное действие продуктов питания из плодов клюквы крупноплодной и изучена трансформация их биохимического состава в процессе длительного хранения при разных температурных режимах.

Научно обоснована целесообразность использования современных технологий (быстрого замораживания и сублимации) для переработки плодов клшвы крупноплодной.

Практическая значимость полученных результатов. Результаты научных исследований могут быть использованы в сортоизучении клюквы крупноплодной в лаборатории интродукции плодово-ягодных растений Центрального ботанического сада HAH Беларуси и других

научно-исследовательских учреждениях ботанического профиля.

Совместно с БелНШ плодоводства ААН РБ подготовлены к изданию "Рекомендации по оптимальным срокам уборки ягод клюквы крупноплодной" .

Результаты исследований биохимического состава традиционных и новых продуктов питания из клюквы крупноплодной в процессе ш изготовления и последующего хранения могут быть использованы для разработки ГОСТов, регламентирующих их качество.

Результаты исследований внтирадиационного действия продуктов питания из ягод клюквы крупноплодной могут быть использовань в целях организации лечебного питания для больных с радиационными поражениями.

Экономическая значимость полученных результатов. Научнс обоснованное в работе существенное увеличение выхода биологически активных соединений с единицы площади плантаций клюквы крупноплодной относительно аборигенного вида - клюквы болотной, позволяет считать экономически оправданным введение в промышленнув культуру интродуцированного вида в условиях Беларуси.

Установленные в процессе исследований оптимальные срок! уборки урожая ягод клюквы крупноплодной, регламенты. их храненш и способы переработки дают возможность получения выскокачествен-ной продукции и сведения к минимуму возможных потерь биологически активных веществ в процессе хранения как в свежем виде, так I в виде продуктов питания.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Перспективность введения в промышленную культуру в условиях Беларуси клюквы крупноплодной, как более высокоурожайного I обогащенного биофлавоноидами вида по сравнению с аборигенным видом.

2. Сравнительная устойчивость показателей биохимическое состава плодов промышленных сортов клюквы крупноплодной и болотной к погодным факторам в условиях Беларуси.

3. Обоснование оптимальных сроков съема плодов промышленны: сортов клюквы крупнопноплодной, температурных режимов и способо: их хранения.

4. Целесообразность использования современных технологи (быстрого замораживания и сублимации) при переработке клюкв; крупноплодной и природа антирадиационного действия продуктов пи

тания из нее.

Личный вклад соискателя. Являясь исполнителем исследований в рамках плановой тематики, соискатель самостоятельно выполнил основную часть аналитических работ, осуществил их статистическую обработку. Интерпретацию и обобщение полученных результатов автор выполнил лично, в соответствии с утвержденными программами и методиками при научно-консультативной и практической помощи ряда сотрудников лаборатории химии растений и технологии растительного сырья Центрального ботанического сада HAH Беларуси.

Апробация результатов диссертации. Основные положения работы доложены: на Всесоюзной научно-технической конференции "Пути повышения эффективности использования и воспроизводства пищевых, кормовых и лекарственных ресурсов леса" (Пенза, 1983); на Республиканской научной конференции "Роль ботанических садов в обогащении, рациональном использовании и охране растительного мира" (Киев, 1989); на Ведомственном межреспубликанском совещании "Экологические свойства брусничных ягодных растений в природе и культуре" (Юрмала, 1989); на Всесоюзной конференции по теоретической и прикладной карпологии (Кишинев, 1989); на Межреспубликанском рабочем семинаре "Эколого-биологическое изучение ягодных растений сем. Брусничных и опыт освоения их промышленной культуры в СССР" (Ганцевичи, 1991); на Республиканской научно-практической конференции "Результаты научных исследований, выполненных в соответствии с госпрограммой по ликвидации в республике Беларусь последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС" (Гомель, 1992).

опубликованность результатов. По материалам диссертации опубликовано 14. работ в соавторстве. Из них - 7 в научных журналах, 1 - в научных сборниках, б - в тезисах конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из вве-■дения, общей характеристики работы, основной части (6 глав), выводов, списка использованных источников ( 206 наименований, в том числе 34 иностранных).

Диссертация изложена на 176 страницах машинописного текста. Иллюстрирована 5 рисунками, 46 таблицами на 56 стр.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ И ОБОСНОВАНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Показано, что клюква крупноплодная обладает рядом преимуществ по сравнению с аборигенным видом - клшеой болотной, обусловленных возможностью механизации процесса ее возделывания I уборки урожая ягод, а также их более высокой биологической продуктивностью, обеспечивающей увеличение в десятки раз выхода биологически активных соединений с единицы площади плантацш (табл.1).

Таблица

Выход биологически активных соединений с урожаем ягод клюквы с единицы площади, кг/га

1 Клюква Клюква 1

Показатели 1 болотная 1 1 крупноплодная ! К

Урожайность, т/га 0,25 6,0 24,0

Сухое вещество 31,8 745,0 23,4

Зола 0,6 12,5 20,8

Свободные органические кислоты 7,8 95,0 12,2

Сахара - общее количество 5,9 181 ,0 30,т

Сахароза 0,7 27,0 38,6

Редуцирующие сахара: 5,2 154,0 29,6

Глюкоза 2,3 Т4,0 32,2

Фруктоза 2,9 80,0 27,6

Пектиновые вещества 2,0 65,5 32, £

Витамин С 0,1 1,8 18,С

Бензойная кислота 0,2 4,4 22,С

Антоциановые пигменты 0,2 3,3 16,£

Катехины 0,9 24,2 26,5

Флавонолы 0,7 15,2 21,1

Хлорогеновые кислоты 0,3 6,0 20,С

Примечание: К - показатель превышен!

Дан критический обзор теоретических и главным образом м спериментальных работ, выполненных в нашей стране и за рубежом в области изучения биохимического состава плодов интродуцироваг

ного и аборигенного видов клюквы, а также рациональных способов использования урожая ягодной продукции, установивший крайне слабую степень изученности вопроса.

Показана целесообразность использования плодов клюквы крупноплодной в качестве источника полезных веществ Р-витаминного действия для восполнения их дефицита у населения в связи с аварией на Чернобыльской АЭС.

УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

Изучение предусмотренных программой исследований вопросов, касающихся биохимического состава плодов клюквы крупноплодной, его динамики в процессе созревания и хранения, осуществлялось на коллекционном материале лаборатории интродукции плодово-ягодных растений Центрального ботанического сада HAH Беларуси. В качестве объектов исследований были привлечены 8 основных промышленных сортов интродуцированного вида клюквы - Ранний черный, Уилкокс, Франклин, Бергман, Стивене, Ховес, Бекуит и Мак-Фарлин, различающихся по визуальным признакам сроками созревания плодов и выращенных в условиях опытной культуры в Ганцевичском районе Брестской обл., а также аборигенный вид - клюква болотная в естественных условиях произрастания и при окультуривании.

Исследования по хранению плодов клюквы крупноплодной и традиционных продуктов их переработки, изготовленных на Ганцевичском экспериментальном консервно-овощесушильном заводе, а также опыты по быстрому замораживанию и низкотемпературному хранению ягод проводились на оборудовании Минского хладокомбината No 2 и БелНИИ плодоводства ААН РБ. Получение и изучение сублимированных продуктов питания из плодов клюквы крупноплодной осуществлялось совместно с лабораторией новых методов обезвоживания ВНИИКТИ Плодопром НПО "Нектар" (г.Кишинев). Эксперименты по выявлению антирадиационного действия продуктов питания из плодов клюквы крупноплодной проводили совместно с лабораторией биохимии Института радиобиологии HAH Беларуси.

Показано, что погодные условия вегетационных сезонов в годы полевых наблюдений (1983-1990) характеризовались выраженной контрастностью температурных режимов и по интенсивности выпадения осадков.

Определение массы ягод и отбор проб для химических анализо! проводили по общепринятой методике (Программа и методика по сор-тоизученшо плодовых, ягодных и орехоплодных культур, 1973).

В образцах плодов клюквы и продуктах ее переработки быж определены следующие показатели: общее содержание сухих вещестз

- по ГОСТ 8756.2-82; содержание растворимых сухих веществ - рефрактометрически; содержание^-каротина и суммы каротиноидов - п< методу Д.И.Сапожникова (Гавриленко и др., 1975); содержание составляющих углеводного комплекса: моносахаридов и сахарозы - ni методу Лэна и Эйнона (Шапиро, 1976); пектиновых веществ (гидро пектина и протопектина) - карбазольным методом (Ермаков и др. 1987); содержание отдельных фракций полифенолов: антоциаяов - п методу Л.О.Шнайдмана и В.С.Афанасьевой (1965); суммы антоциано вых пигментов - по методу Т.Swain, W.S.Hillis (1959); суммы ка техинов - фотометрическим методом с использованием ваншшновог реактива (Запрометов, 1964); суммы флавонолов ~ по методу Л.Са рапуу и Х.Мийдла (1971), модифицированному Д.К.Шапиро с соавт (1974). Расчет производили на кверцетин; содержание органически кислот: свободных - титрометричесзсим методом в пересчете на ли монную кислоту (Ермаков и др., 1987); аскорбиновой - стандартны индофенолъным методом в модификации Н.А.Брюхановой для окрашен ных объектов (Самородова-Бианки, Куликова, 1965); хлорогеновых методом нисходящей хроматографии (Мжаванадзе и др., 1971); бен зойной - по СТ СЭВ 4879-84; содержание витамина К (филлохинона

- по методу Н.Г.Богданова (1979).

Выработка и исследование замороженных продуктов проводилис по А.Б.Бурмакину, А.С.Лазуновой, Ф.Н.Резниковой (1964).

Изготовление и исследование консервированной продукции -соответствии с общепринятыми методами (Программа и методика coj тоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур, 1973; Спрг вочник по производству консервов, Т.4, 1974).

Интенсивность дыхания определяли с помощью инфракрасно1 газоанализатора "Инфралит-4" (по объему С02, выделяемого ягодг ми).

Все определения выполнены в 3-кратной биологической щ 4-кратной аналитической повторности. Данные обработаны на ЭВМ использованием указаний Г.Ф.Лакина (1980) и В.М.Шидта (1984 При этом средняя квадратичная ошибка среднего не превышала 4-Í и в большинстве случаев составляла 1,5-2%.

ч

ЭКОЯОГО-БОТАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КЛЮКВЫ КРУПНОПЛОДНОЙ

Клюква крупноплодная - Oxycoccua тасгоеагриз (Ait.) Pers. по систематическому положению является представителем рода Oxycoccus Hill., относящегося к семейству брусничных (Vacclni-асеае). Все представители рода - вечнозеленые кустарнички, принадлежащие к группе арктических растений и относящиеся к жизненной форме вегетативно подвижных кустарничков шпалерного типа.

Приведена подробная эколого-ботаническая характеристика рода Oxycoccus с освещением филогенетических аспектов развития, обусловивших своеобразие ряда морфологических, фенологических, физиологических и фитоценотических его особенностей.

Выделаны перспективные по агробиологическим и потребительским свойствам сорта клюквы крупноплодной, характеризующиеся высокой биологической продуктивностью, крупноплодностью, возможностью механизированной уборки урожая, пригодностью к длительному хранению и переработке и рекомендуемые для введения в промышленную культуру. Наиболее подходящими для промышленного внедрения по почвенно-климатическим условиям в республике являются южные районы Белорусского Полесья.

ФОРМИРОВАНИЕ БИОХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПЛОДОВ КЛЮКВЫ КРУПНОПЛОДНОЙ

Проведено сравнительное изучение биохимического состава плодов 8-ми перечисленных выше промышленных сортов клюквы крупноплодной по 18 показателям, а также аборигенного вида - клюквы болотной в стадии съемной зрелости, в естественных условиях произрастания и при окультуривании, в четырехлетнем цикле наблюдений. При этом у интродуцированного вида не было выявлено достоверных сортовых различий в накоплении большинства компонентов биохимического состава. Вместе с тем наибольшее их количество с максимальным средним уровнем накопления установлено в плодах сортов Мак-Фарлин и Ранний черный, что позволяет считать их более ценными по питательным свойствам среди других сортов.

На основании сравнения уровней вариабельности показателей химизма плодов интродуцированного вида клюквы (табл.2) построен

ряд их устойчивости к погодным факторам: Содержание сухих веществ > Витамин К > Содержание растворимых сухих веществ > Свободные органические кислоты > Хлорогеновые кислоты = Сумма Сахаров > Витамин С > Соотношение катехинов и флавонолов > р -каротап = Сумма антоциановых пигментов = Сумма флавоноидов > Собствен® антоцианы > Моносахариды > Флавонолы > Лейкоантоцианы > Катехин: > Сумма каротиноидов.

Таблица ;

Частота проявлений малой, средней и наибольшей изменчивости показателей химизма плодов клюквы крупноплодной

! Диапазон I Частота проявлений 1 изменений I изменчивости

Показатели (коэффициента!----------------------------

I вариации ! малой I средней !наибольше ! (У) !(У<10%)!1-30%)I (У>31%)

Средняя масса плода 6,4 - 35,1 2 5 1

Сухие в-ва рефракт. 9,0 - 17,1 4 4 -

Сухие в-ва сушкой 2,1 - 7,3 8 - -

Титруемая кислотность 7,5 - 22,4 2 6 -

Моносахариды 19,0 - 33,0 - 5 3

Сумма Сахаров 14,5 - 30,1 - 8 -

Витамин С 7,5 - 30,8 1 7 -

Р - каротин 17,3 - 50,6 - 6 2

Сумма каротиноидов 14,0 - 68,6 - - 8

Витамин К 2,1 - 20,0 7 1 -

Антоцианы 5,6 - 41 ,5 3 2 3

Лейкоантоцианы 6,9 - 58,8 1 1 6

Сумма антоциан.пигм. 14,7 - 47,3 - 6 2

Катехины 14,8 - 42,4 - 2 6

Флавоыолы 10,9 - 46,6 1 3 4

Катехины:Флавонолы 3,9 - 45,5 1 5 2

Сумма флавоноидов 18,5 - 36,8 - 6 2

Хлорогеновые кислоты 14,6 - 30,9 - 8 -

Наибольшей стабильностью отличаются содержание сухих ве ществ, филлохинона и свободных органических кислот, наименьше

содержание большинства биофлавоноидов и каротиноидов. Показано, что наиболее устойчивыми к внешним воздействиям по химизму плодов являются сорта Ранний черный и Франклин, наименее - Мэк-Фар-лин и Стивене.

Аборигенный вид - клюква болотная в естественных условиях произрастания в несколько раз уступает интродудированному виду по средней массе плодов, а также по содержанию в них антоцианов, лейкоантоцианов и флавонолов, но отличается более высоким уровнем сухих веществ, свободных органических кислот, витамина С, филлохинона, катехинов и хлорогеновых кислот, при адекватном накоплении Сахаров и каротиноидов. Установлено сходство с интроду-цированным видом в степени устойчивости к метеорологическим факторам в содержании в плодах сухих веществ, свободных органических кислот, каротиноидов и лейкоантоцианов.

Показано, что окультуривание дикорастущей клюквы приводит к выраженным изменениям количественных показателей биохимического состава ее плодов и сопровождается повышением устойчивости большинства его компонентов к внешним воздействиям.

Практически для всех показателей химизма плодов клюквы крупноплодной, независимо от их сортовой принадлежности и погодных условий вегетационного сезона, на завершающих этапах созревания в сентябре характерно преобладание накопительных тенденций в динамике- Характер погодной ситуации в данный период оказывает влияние лишь на конфигурацию накопительных кривых сахарозы, ас-корбината, лейкоантоцианов и хлорогеновых кислот. Сокращение продолжительности часов солнечного сияния в период вегетации приводит к снижении в плодах среднего уровня сухих веществ, сахарозы, аскорбиновой, хлорогеновых и бензойной кислот, а также антоцианов и катехинов у среднеспелых и позднеспелых сортов, а флавонолов - у раннеспелых и среднеспелых, не оказывая при этом влияния на среднюю массу плодов и содержание в них моносахаридов. На этом фоне заметно активизируется биосинтез свободных органических кислот, что обуславливает снижение сахаро-кислотного индекса.

При достижении плодами клюквы крупноплодной состояния съемной зрелости в конце сентября, когда наблюдается переломный момент в характере их метаболизма, происходит выраженное нивелирование сортовых и межсезонных различий в биохимическом составе плодов.

ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА И БИОХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ПЛОДОВ КЛЮКВЫ КРУПНОПЛОДНОЙ ПРИ РАЗНЫХ СПОСОБАХ И РЕЖИМАХ ХРАНЕНИЯ

В процесса сухого хранения плодов клюквы крупноплодной пр:

температуре -1___+1 ос установлено, что наибольшей легкостью ха

растеризуются сорта Франклин, Мак-Фарлин и Бекуит, наименьшей сорт Ранний черный. Показано, что в первые 3 мес. хранения на-блвдается существенная убыль массы плодов, сопровождаемая незначительными потерями свободных органических кислот и Сахаров, н< выраженным снижением уровня биофлавоноидов и фенолокислот. Пр! этом более устойчивые к хранению сорта характеризуются повышенной кинетикой катаболизма окисленных форм, а менее устойчивые -восстановленных форм фенольшх соединений, при более активно» снижении уровня дыхательного газообмена.

Показаны изменения биохимического состава плодов клюквь крупноплодной в процессе сухого хранения при трех температурные

режимах: О___+1; +3___+4; +6...+8оС. Обнаружена согласованность

в динамике растворимых Сахаров, катехинов и флавонолов с изменениями интенсивности дыхания, в которой отчетливо прослеживаются 2 максимума - в ноябре-декабре и марте, свидетельствующие о принадлежности ягод клюквы крупноплодной к группе климактерических плодов (рис.1).

Рис.1. Интенсивность дыхания плодов клюквы крупноплодной во

время хранения (мг С02 на 100 г сырого вещества за 1 час)

Установлена прямая зависимость между уровнем дыхательного газообмена плодов клюквы и температурным режимом хранения.

Показано, что независимо от сроков съема плодов клюквы крупноплодной (за 20, 10 дней и в момент съемной зрелости в конце сентября), сохраняются основные тенденции к снижению содержания в динамике большинства компонентов биохимического состава плодов клюквы крупноплодной в процессе сухого хранения, на фоне выраженных сортовых различий в темпах этого снижения. Вместе с тем более поздние сроки уборки урожая способствуют ускорению дозаривания плодов, активизации биосинтеза антоцианов и повышению интенсивности дыхания в климактерическом пике, тогда как самые ранние сроки сбора плодов оказывают ингибирунщее действие, на биосинтез в них бензойной кислоты. На примере плодов клюквы крупноплодной не подтверждено распространенное мнение о наличии положительной связи между содержанием последней и их лежкостью.

В процессе мокрого хранения плодов клюкеы крупноплодной при трех температурных режимах (0...+1; +3...+4-; +6___+8оС) установлены сходные с сухим способом хранения закономерности в динамике биофлаЕоноидов и фенолокислот при более значительных их потерях, что свидетельствует о меньшей эффективности мокрого хранения плодов клюквы.

При хранении последних в полиэтиленовой таре, как я при других способах хранения, установлено значительное снижение в них уровня фенольных соединений, на фоне выраженных сортовых различий в его темпах.

На основании полученных результатов исследований сделано заключение, что независимо от сортовой принадлежности растений, рекомендуемым сроком сбора плодов клюквы крупноплодной для закладки на хранение является момент съемной зрелости в конце сентября. Наиболее оптимальным следует признать хранение их сухим способом при температуре +3...+4-ОС, при этом продолжительность хранения плодов большинства сортов не должна превышать 3 мес., Раннего черного - 2 мес.

ПЕРЕРАБОТКА ШГОДОВ КЛЮКВЫ КРУПНОПЛОДНОЙ

Показаны изменения биохимического состава продукта питания из плодов клюквы крупноплодной "Клюква протертая с сахаром" относительно свежих плодов в процессе изготовления и дальнейшего

хранения при комнатной температуре и охлаждении. Установлено, что более низкие температуры хранения продукта способствуют торможению распада антоцианов, хлорогековых кислот, катехинов и флавонолов в 1,2-1,8 раза, но не влияют на темпы обеднения продукта лейкоантоцианами, витамином С и свободными органическими кислотами.

Экспериментально установлено наличие антирадиационного эффекта от применения продуктов питания "Сок клюквенный" и "Сок клюквенный с мякотью" за счет присутствия в них соединений фе-нольной природы (табл.3).

Таблица 3.

Содержание фенольных соединений и пектиновых веществ в продуктах лечебного питания из плодов клюквы крупноплодной

Показатели ! Сок клюквенный I Сок клюквенный

1 % с мякотью

Антоцианы, мг % 4-,96 6,61

Лейкоантоцианы, мг % 17,48 19,34

АнтоцианоЕые пигменты, мг % 22,84 25,95

Катехины, мг % 23,32 20,02

Флавонолы, мг % 38,61 47,83

Хлорогеновые кислоты, мг % 29,52 21 ,83

Итого : 114,29 115,63

Гидропектин, % 0,017 0,116

Протопектин, % 0,0022 0,072

Итого : 0,0192 0,188

Научно обоснована перспективность использования современных технологий - быстрого замораживания при температуре -27...-30ОС с последующим низкотемпературным хранением и метода сублимации при переработке плодов клюквы крупноплодной. Показано, что наиболее перспективным является изготовление из них сублимированных продуктов "Пюре из клюквы" и "Сок клюквенный с мякотью". Плода клюквы в целом виде не пригодны для сублимационной сушки.

ВЫВОДЫ

1. В результате четырехлетних исследований биохимического состава плодов восьми интродуцированных в Беларуси сортов клюквы крупноплодной - Ранний черный, Уилкокс, Франклин, Бергман, Стивене, Ховес, Бекуит и Мак-Фарлин в состоянии съемной зрелости не было выявлено достоверных сортовых различий в накоплении большинства его компонентов. Вместе с тем установлено, что наиболее обогащенными биологически активными соединениями являются плоды сортов Мак-Фарлин и Ранний черный.

На основании сравнения уровней вариабельности 18 показателей химизма плодов клюквы построен ряд их устойчивости к погодным факторам, в котором наибольшей стабильностью характеризуются содержание сухих веществ, филлохинона и свободных органических кислот, наименьшей - уровень большинства биофлавоноидов и каро-тиноидов. В наименьшей степени подвержен влиянию внешних воздействий биохимический состав ягод сортов Ранний черный и Франклин, в наибольшей - Мак-Фарлин и Стивене.

2. Аборигенный вид - клюква болотная в естественных условиях произрастания в несколько раз уступает интродуцированному виду по средней массе плодов, а также содержанию в них антоцианов, лейкоантоцианов и флавонолов, но отличается более высоким уровнем сухих веществ, свободных органических кислот, филлохинона, катехинов, аскорбиновой и хлорогеновых кислот, при адекватном накоплении Сахаров и каротиноидов и сходстве с интродуцирован-ным видом в степени устойчивости к погодным факторам содержания сухих веществ, свободных органических кислот, каротиноидов и лейкоантоцианов.

3. Окультуривание дикорастущей клюквы способствует увеличению средней массы плодов, а также активизации в них биосинтеза филлохинона, флавонолов и антоцианов при его ослаблении в содержании свободных органических кислот, витамина С и катехинов, не оказывая влияния на уровень сухих веществ, Сахаров, каротиноидов и хлорогеновых кислот, и сопровождается усилением устойчивости большинства показателей биохимического состава к внешним воздействиям.

Д. Независимо от погодных условий вегетационного периода и сортовой принадлежности клюквы крупноплодной, для большинства показателей химизма еэ плодов на завершающих этапах созревания в

сентябре характерно преобладание накопительных тенденций в дина мике, при разных темпах активизации биосинтеза отдельных соеди нений, в значительной степени определяемых характером внешни воздействий. При наступлении состояния съемной зрелости происхо дат выраженное нивелирование сортовых и межсезонных различий биохимическом состава плодов.

5. Испытание различных способов хранения (сухого, мокрого в полиэтиленовой таре) плодов интродуцированных сортов клюкй крупноплодной при разных температурных режимах выявило ряд общи закономерностей в трансформации их товарных качеств и биохими ческого состава, заключающихся в значительной убыли массы и по терях биологически активных соединений спустя 3 мес. после нача ла хранения.

6. Плоды клюквы крупноплодной в период хранения сухим способом по характеру дыхательного газообмена с наличием двух максимумов в ноябре-декабре и марте принадлежат к груше климактерических плодов. Установлена прямая зависимость между интенсивностью дыхания плодов и температурным режимом хранения, при отсутствии выраженного блияния последнего на их биохимический состав.

7. Наиболее перспективным является сухой способ хранен® плодов клюквы крупноплодной при температуре +3___+4ос. Оптимальным сроком заготовки плодов, независимо от сорта, следует считать момент съемной зрелости в конце сентября. Продолжительност! их хранения для большинства сортов не должна превышать 3 мес., Раннего черного - 2 мес.

8. Хранение консервированных продуктов питания из клюквь крупноплодной при пониженных температурах снижает потери антоци-анов, хлорогеновых кислот, катехинов и флавонолов в 1,2-1,8 раза. Показана перспективность получения сублимированных продуктов из ягод клюквы крупноплодной.

Установлено наличие антирадиационного эффекта от применения пищевых продуктов из ягод клюквы крупноплодной за счет присутствия в них фенольных соединений.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Биологически активные вещества сортовой клюквы крупнап-ноплодной и голубики высокорослой, выращиваемых в Белорусской ССР /д.К.Шапиро, Т.И.Нарижная (Т.И.Василевская) //Пути повышения эффективности использования и воспроизводства пищевых, кормовых и лекарственных ресурсов леса в решении Продовольственной программы СССР: Тез. докл. конф. - Пенза, 1983.- С.250-252.

2. Захаванне ягад сартавых журав1н буйнаплодных, як1я вы-рошчваюцца на плантациях /Д.К.Шап1ра, У.У.Верескоуск1, Л.Д.Рак, Т.И.Вас1леуская, Н.П.Прыл1шч, В.1.Гарбацэв1ч, Л.У.Бажко, В.А.Па-уленка //ВесЩ АН БССР. Сер. с.-г. навук.1987, N 3.- С.78-82.

3. Якасць ягад журав1н буйнаплодных пры хутк1м замарожванн1 /Д.К.Шап1ра, У.У.ВерескоускХ, Т.И.Вас1леуская, В.1.Гарбацэв1ч,

A.МЛзбенка //ВесЩ АН БССР. Сер. с.-г. навук.- 1988, N 1 С.87-90.

4-. Клюква протертая с сахаром /Л.В.Иванцов, Р.Л.Ковганко,

B.С.Скрипниченко, Т.И.Василевская, В.И.Горбацевич, В.В.Вересков-ский //Пищевая промышленность. 1989, N 4.- С.33-34.

5. Сравнительная биохимическая характеристика плодов сортовой клюквы крупноплодной и голубики высокой, интродуцированных в Белоруссию /Д.К.Шапиро, Л.В.Иванцов, Т.И.Василевская //Роль ботанических садов в обогащении, рациональном использовании и охране растительного мира: Тез. докл. конф.- Киев, 1989.- Т.2.-

C.134.

6. Изменение химического состава плодов клюквы крупноплодной в процессе созревания /Л.В.Иванцов, Т.И.Василевская, В.И.Горбацевич, И.Л.Сухалет //Экологические свойства брусничных ягодных растений в природе и культуре: Тез. докл. конф.- Юрмала, 1989.- С.36

7. Биохимические изменения в плодах Oxycoccus macrocarpus (Ait.) Регз. в процессе созревания /Л.В.Иванцов, Т.И.Василевская, И.Л.Сухалет, Е.Н.Матюшевская //Теоретическая и прикладная карпология: Тез. докл. конф.- Кишинев: Штиинца, 1989.- С.119.

8. Исследования по хранению и быстрому замораживанию ягод сортовой клюквы крупноплодной, выращиваемой на плантациях в Белорусском Полесье /Д.К.Шапиро, Л.В.Иванцов, В.В.Вересковский, Т.И.Василевская, В.И.Горбацевич, Л.Д.Рак, Л.В.Божко //Брусничные в СССР.- Новосибирск: Наука, 1990.- С.228-236.

9. Мванцов Л.В., Василевская Т.И., Сухалет И.Л., Матюшев екая E.H. Динамика химического состава плодов клюквы крупноплод ной в процессе созревания /Ред.курн. "Весц! АН БССР. Сер. б!ял наЕук,- 1991, H 1. - С.110,- Деп. в ВИНИТИ 24.08.90, N 478490.

10. Биохимический состав ягод клюквы крупноплодной, голуби ки высокой и брусники, выращиваемых на плантациях Белорусси /Л.В.Иванцов, Т.И.Василевская, И.Л.Сухалет //Эколого-биологичес кое изучение ягодных растений сем.Брусничные и опыт освоения и промышленной культуры в СССР: Тез. докл. конф.- Ганцевичи, 1991 - С.61-62.

11. Исследование антирадиадаонных свойств ягод клюквы круп ноплодной /Л.В.Иванцов, Ю.М.Леонтьев, Т.И.Василевская, И.Л.Суха лет, Д.С.ЯнушеЕский //Результаты научных исследований, выполнен ных в соответствии с гос.программой по ликвидации в республик' Беларусь последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС: Тез. докл конф. Минск, 1992.- С.62.

12. Ф1з!ёлага-б!ях!м!чшя змянеян! у пладах журав1н буйнап лодных у час захоувэння. 1.1нтэнс1унасць дыхания i тахналаг1чны. паказчык! ягад /Л.ВЛванцоу, Т.И.Вас!леуская, В.1.Горбацэв1ч Л.Д.Рак, Л.У.Бажко //Весц! АН Б. Сер. б!ял. навук.- 1993, i 3.- С.16-20.

13. Уплыу тэрм!нау збору на ф1з1ялаг1чныя 1 тэхналаг1чны: паказчык! пладоу журав!н буйнаплодных у час захоуванн; /Л.ВЛванцоу, Т.И.Вас!леуская, I.Л.Сухалет, Л.Д.Рак, Л.У.Бажю //Весц! АН Б. Сер. б!ял. навук.- 1995, N 1.- С.З-Т.

14. Уплыу тэрм1нау збору на колькасць фенольных злучэнняу ; пладах журавхн буйнаплодных пры захоуванн! /Л.ВЛванцоу, Т.И.Ва-сХлеуская. //Весц! АН Б. Сер. б!ял. навук.- 1995, N 3.- 0.5-8.

РЕЗЮМЕ

Василевская Тамара Ивановна

БОТАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОМЫШЛЕННЫХ СОРТОВ КЛЮКВЫ КРУПНОПЛОДНОЙ (OXYCOCCUS MACROCARPUS (AIT.) PERS. ), БИОХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ИХ ПЛОДОВ В ПРОЦЕССЕ СОЗРЕВАНИЯ, ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ

Клюква крупноплодная, сорта, плоды, биохимический состав, фенольные соединения, созревание, хранение, переработка, антирадиационное действие.

Работа выполнена в Центральном ботаническом саду HAH Беларуси в 1983 - 1997 гг.

Объектами исследований являлись плода 8-ми наиболее перспективных для Беларуси промышленных сортов клюквы крупноплодной и аборигенного вида - клюквы болотной в естественных условиях произрастания и в культуре.

Выявлены различия в их биохимическом составе и в степени устойчивости отдельных его компонентов к изменению погодных условий. Выделены сорта клюквы крупноплодной наиболее устойчивые к внешним воздействиям по химизму плодов. Установлены основные закономерности в динамике биохимического состава на завершающих этапах их созревания и определены оптимальные сроки съема плодов для закладки на хранение.

Изучена трансформация химизма плодов клюквы крупноплодной и продуктов их переработки в процессе хранения при разных его способах и температурных режимах. Установлены наиболее благоприятные регламенты их хранения. Выявлено наличие антирадиационного эффекта от применения продуктов питания из плодов клюквы крупноплодной и установлена его природа.

Подготовлены к изданию "Рекомендации по оптимальным срокам уборки ягод клюквы крупноплодной".

Р Э 3 Ю М Э

Вас1леуская Тамара 1вановна

ЕАТАН1ЧНАЯ ХАРАКТАРЫСТЫКА ПРАШОЛОВЫХ САРТОУ ЖУРАВ1Н БУЙНАПЛОДШХ (ОХУСОСЙБ МАСЛОСАНРиЗ (А1Т.) РЕЕБ.), ЕШПМ1ЧВД СКЛАД IX ПЛАДОУ У ПРАДЭСЕ ПАСШВАННЯ, ЗАХОУВАННЯ I ПЕРАПРАЦОУК1

Журав1ны буйнаплодныя, сарты, плада, б!ях1м1чны склад, фе-нольныя злучэнн!, паспяванне, захоуванне, перапрацоука, антыра-дыяцыйнае дзеянне.

Работа выканана у Дэнтральным батан!чным садзе НАН Веларус: у 1983 - 1997 гг.

Аб'ектам! даследаванняу з'яулял!ся плада 8-м1 найбольш пер-спектыуных для Веларус! прамысловых сартоу журав!н буйнаплодны: I абарыгеннага в!ду - журав!ны балотнай у природных умовах 1 : культуры.

Выяулены адрозненн! у 1х 61ях1м1чным складзе 1 у ступен: устойл!васц1 асобных яго кампанентау у залекнасц! ад умоу над вор'я. Выдзелены сарты журав!н буйнаплодных найбольш устойл!вы: па х!м!зму пладоу да знешн1х уздзеянняу. Установлены асноуны. заканамернасц! дынам1к! б!ях!м1чнага складу на завяршаючых эта пах 1х паспявання I вызначаны аптымальныя тэрм!ны збору пладоу закладк! 1х на захоуванне.

Вывучана трансфармацыя х!м!зму пладоу журав!н буйнаплодны: I прадуктау 1х перапрацоук! пры розных спосабах I тэмпаратурны: рэжымах 1х захоування. Устаноулены найбольш спрыяльныя рэгламен ты 1х захавання. Выяулена прысутнасць антырадыяцыйнага эфекту а. ужыЕання прадуктау харчавання з пладоу журав1н буйнаплодных установлена яго прырода.

Падрыхтаваны да выдання "Рэкамендацы! па аптымальных тэрм! нах збору ягад журавЛн буйнаплодных."

SUMMARY

Vasilevskaya Tamara Ivanovna

BOTANICA1 CHARACTERISTIC OF INDUSTRIAL SPECIES OP MARSH CRANBERRY (OXYCÛCCUS MACROCARPÏÏS (AIT.) PERS.), BIOCHEMICAL COMPOSITION OP THEIR PRUITS IN THE PROCESS OF THEIR MATURATION, STORAGE AND PROCESSING.

March cranberry, species, fruits, biochemical composition, phenol compounds, maturation, storage, processing, antiradiatlon effect.

The work was done in the Central Botanical Garden of the National Academy of Sciences of Belarus within 1983 - 1997.

The investigated objects were fruits of eight most promising for Belarus industrial species of marsh cranberry and its aboriginal type European cranberry In natural conditions of growing and in culture.

Differences in their biochemical composition have been depicted and in resistance rate of Its components to weather conditions change. The most resistant to external conditions species from the chemical point of view have been determined. Main relationships in the dynamics of biochemical composition have been specified at the last stages of Its maturation and optimum dates for gathering fruits and their storage have been determined.

Transformation of chemism of marsh cranberry fruits has been studied and the products of their processing in different temperature conditions. Most favourable conditions for their storage have been determined. The existence of antiradiatlon effect in marsh cranberry fruit products has bee shown as well as Its nature.

"Recommendations on optimum dates of gathering marsh cranberry fruits" has been prepared for publication.

f}u J