Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Выделение исходного материала перца сладкого сортотипа "паприка" с высоким содержанием биологически активных веществ

ВАК РФ 06.01.05, Селекция и семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Выделение исходного материала перца сладкого сортотипа "паприка" с высоким содержанием биологически активных веществ"

На правах рукописи

Бавыкина Наталья Владимировна

УДК 635.649:631.524.6

ВЫДЕЛЕНИЕ ИСХОДОГО МАТЕРИАЛА ПЕРЦА СЛАДКОГО СОРТОТИПА «ПАПРИКА» С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ

ВЕЩЕСТВ

Специальности: 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений 06.01.01 - общее земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

2 ДПР 2012

Москва-2012 005019861

005019861

Работа выполнена в лаборатории селекции и семеноводства пасленовых куль тур ГНУ Всероссийского научно-исследовательского института селекции и семено водства овощных культур в 2009-2011 годах.

Научные руководители:

доктор сельскохозяйственных наук

Пышная Ольга Николаевна

доктор сельскохозяйственных наук

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор, зав. лабораторией применения агрохимических средств в семеноводстве овощных культур ВНИИССОК

доктор сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией селекции капустных культур ВНИИ овощеводства

Голубкина Надежда Александровна

Надежкин Сергей Михайлович

Бухаров Александр Федорович

Ведущая организация: РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева

Защита диссертации состоится « -3 » UICU3—_2012 года

« -{О-СО » часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских дис сертаций Д 220.019.01 при ГНУ ВНИИ селекции и семеноводства овощных культу по адресу: 143080, Московская обл., Одинцовский р-н, п/о Лесной городо пос. ВНИИССОК.

Факс: (495) 599-22-77 E-mail: vniissok@mail.ru

aspirantura@vniissok.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИССОК

Автореферат разослан « So » UlCl/>JT)(L- 2012 года

Ученый секретарь совета

по защите докторских и кандидатских

диссертаций Д 220.019.01

доктор с.-х. наук, старший научный сотрудник

Пышная О.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Перец - ценная и востребованная овощная культура, широко возделываемая во всех странах земного шара, где климатические условия соответствуют ее биологическим потребностях. Наиболее крупными производителями перца в мире являются Китай, Испания, Мексика, Турция и др. (FAO, 2010).

Плоды перца сладкого используют как в свежем, так и переработанном виде. В ряде стран в больших количествах готовят порошок из сушеных плодов перца сладкого, называемый «паприкой», представляющий собой своеобразный и очень насыщенный витаминный концентрат, содержащий более 1000 мг аскорбиновой кислоты на 100 г массы (Гикало, 1982).

Мировая годовая потребность его составляет 60 000 тонн. Наибольшей популярностью «паприка» пользуется на востоке и довольно распространена в Европе. В Венгрии, где годовое производство ее составляет 5000 тонн, она является главной приправой. В год каждый из 10 миллионов жителей Венгрии потребляет по 500 г порошка «паприка», в Балканских странах и в Австрии - по 200 г, в Германии - 100 г (Topuz, Özdemir, 2003).

В нашей стране ежегодно возрастает спрос на порошок «паприка» для мясоперерабатывающей, консервной, фармацевтической, парфюмерной, ликероводочной промышленности, приготовления кондитерских, хлебобулочных изделий. Известно, что необходимый объем порошка в нашей стране удовлетворяется за счет ввоза его из-за рубежа.

В России до настоящего времени недостаточное внимание уделялось созданию сортов перца сладкого сортотипа «паприка». Но в связи с возрастающим спросом на эту продукцию появилась необходимость создания ультраскороспелых, друж-носозревающих сортов с тонким перикарпием, высоким содержанием витаминов и красящих пигментов, а также разработки технологии производства, переработки и хранения порошка, соответствующего гигиеническим нормам. Поэтому создание исходного материала перца сортотипа «паприка» с заданными признаками для включения в селекционный процесс является актуальным.

Цель исследований - выделение исходного материала перца сладкого сортотипа «паприка» с высоким содержанием биологически активных веществ (БАВ) и разработка элементов технологии выращивания, переработки и хранения порошка, пригодного для производства продуктов функционального назначения.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

- провести оценку коллекционных образцов по комплексу хозяйственно ценных признаков (скороспелости, урожайности, с высокими содержанием БАВ) и выделить лучшие из них для включения в селекционный процесс;

- выявить влияние удобрений пролонгированного действия (АПИОН и АПИОН+Эе) на содержание и соотношение БАВ в плодах и порошке перца;

- определить влияние степени спелости плодов перца на содержание БАВ для оптимизации сроков уборки;

- изучить влияние различных видов сушки и хранения на сохранность БАВ в плодах и порошке перца сладкого.

Научная новизна. Выделен исходный материал перца сладкого сортотипа «паприка» с высоким содержанием БАВ (витамин С, каротиноиды, селен) для включения в селекционный процесс создания отечественных сортов. Установлено влияние степени спелости плодов, элементов агротехники, способов и продолжительности сушки на содержание БАВ в сырье и продукте переработки (порошок). Выявлена эффективность использования удобрений пролонгированного действия (АПИОН+Эе) в увеличении антиоксидантной активности порошка «паприка». Установлен факт задержки роста привитой опухоли Эрлиха у мышей при использовании обогащенного и не обогащенного селеном порошка «паприка».

Практическая значимость работы. Отобраны перспективные селекционные образцы для производства порошка перца сладкого сортотипа «паприка». Разработаны элементы агротехники, выявлены оптимальные стадии уборки плодов и способ сушки, влияющие на качество порошка «паприка». Разработана технология обогащения плодов перца селеном для увеличения антиоксидантного статуса порошка. Разработан Стандарт организации «Паприка, обогащенная селеном. Промышленное сырье. Технические условия» (СТО 45727225-37-2011).

На защиту выносятся следующие положения:

- выделение исходного материала перца сладкого сортотипа «паприка» с высоким содержанием БАВ для дальнейшей селекционной работы;

- определение оптимальной стадии спелости плодов, элементов агротехники, способа и продолжительности сушки, условия хранения порошка «паприка»;

- отработка технологической схемы получения порошка «паприка» из плодов перца сладкого, обогащенного селеном.

Апробация работы. Материалы работы были доложены на Международной ежегодной научно-практической конференции в РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева (Москва, 2009), на XI Всероссийском Конгрессе диетологов и нутрициологов (Москва, 2009), на отчетах аспирантов и научных сотрудников ВНИИССОК (2009-2011 годы), на заседаниях научно-методического совета ВНИИССОК.

Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 1 в журнале, рекомендованном ВАК РФ (Вопросы питания-2010-№ 5).

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 147 страницах, состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, рекомендаций, списка литературы и приложения; содержит 28 таблиц, 22 рисунка и приложения. Список использованной литературы включает 195 наименований, в том числе 133 иностранных авторов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проведены в 2009-2011 годах во Всероссийском НИИ селекции и семеноводства овощных культур в лаборатории селекции и семеноводства пасленовых культур.

Объект исследований - перец сладкий (Capsicum аппиит L.).

Материал исследований - 26 коллекционных образцов отечественной и иностранной селекции и отборы из гибрида перца сортотипа «паприка» F| Удалец.

Растения перца сладкого выращивали в пленочной необогреваемой теплице. Агротехника общепринятая. Схема посадки зависела от сорта. Сорта с индетерми-нантным типом строения растения высаживали по 5,5 растений на 1 м2, супердетер-минантные - по 10 растений на 1 м2.

Методика постановки полевых опытов разработана с учетом особенностей полевого опыта в селекции и сортоиспытании овощных культур (ОСТ 46-71-78) и изложенной в литературе (Доспехов, 1985; Велик, 1992).

В ходе исследований проводили фенологические наблюдения: дата посева, единичные и массовые всходы, начало и массовое плодоношение, первый и последний сбор. Проводили учет общей урожайности с 1 м", числа плодов на 1 растении, средней массы плода, измеряли длину, диаметр плода в период массового плодоношения и толщину стенки перикарпия.

Оценку качества плодов перца сладкого и полученного из него порошка проводили в различные стадии спелости плодов: биологическая спелость; спустя 10 суток после биологической спелости; фаза увядания плодов.

Метеорологические условия в годы проведения исследований были различными. Вегетационный период 2009 года характеризовался оптимальной температурой и количеством солнечных дней для выращивания перца. 2010 год сложился как наиболее неблагоприятный для выращивания перца, так как среднесуточная температура в течение всего периода вегетации превышала среднемноголетнюю на 3,5°С. В 2011 году также преобладала жаркая погода, но превышение среднесуточной температуры против среднемноголетней было на 2,1°С.

Изучение влияния различных способов сушки на содержание БАВ проводили в следующих вариантах: в сушильном шкафу (+60...+70° С); лиофильная (-70° С); на открытом воздухе при температуре (+20°...+24°С).

Изучение влияния хранения порошка на содержание БАВ проводили в следующих вариантах: при комнатной температуре (+20°...+24°С), в холодильнике (+ 4°С).

В проведенной работе изучали влияние удобрений АПИОН (Автоматический ПИтающий Осмотический Насос - удобрение пролонгированного действия (М18Р6К|8), помещенное в полупроницаемую биодеградируемую пленку с добавлением гумата) и АПИОН+8е (0,003%) на содержание биологически активных веществ в плодах перца. Во время посадки растений перца в грунт удобрения (АПИОН и АПИОН + Бе) подкладывали под корень высаживаемых растений (Григорьянц, Три-ханова, 2001).

Биохимический анализ проводили в ФГБУ «Институт питания» РАМН, антиоксидантную активность конечного продукта устанавливали в Институте канцерогенеза РАМН.

Содержание каротиноидов определяли с увеличивающимися интервалами отбора проб от 1 недели до месяца, используя спектрометрический метод с предварительным разделением каротиноидов на хроматографической бумаге (X = 450нм).

Содержание витамина С определяли титрованием 2,6-дихлорфенола индофено-лята натрия (Плешков,1987).

Содержание селена устанавливали флуориметрическим методом по величине флуоресенции комплекса селенистой кислоты с 2,3 диаминонафталином: Хвозб. =367 нм, X эмиссии = 519 нм (АШЬап, 1984).

Антиоксидантную активность (АОА) водных экстрактов оценивали в тест-системе, предложенной Ю.О. Теселкиным с соавт. (1997).

Определение интенсивности окраски порошка «паприка» в единицах ASTA (American Spice Trade Association) проводили согласно общепринятой методике по величине поглощения ацетонового экстракта при 460 нм (ASTA: Officiai Analytical Methods, 1985).

Статистическую обработку полученных результатов осуществляли на ПК, используя пакет прикладных программ Microsoft Excel (2003), методами дисперсионного и корреляционного анализов по Б.А. Доспехову ( 1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Оценка коллекционных и селекционных образцов перца сладкого сор-тотппа «напрнка» на комплекс хозяйственно ценных признаков. Тенденция роста популярности «паприки» стала устойчивой в последние десятилетия и диктует необходимость создания соответствующего сортимента. Появление спроса па сорта «паприки» привело к необходимости развертывания селекционной программы в направлении создания ультраскороспелых, дружносозревающих, устойчивых к гнилям плодов, с крепким штамбом и высоким расположением плодов во избежание контакта с почвой, тонким перикарпием плодов, высоким содержанием витаминов и красящих пигментов.

Изучение образцов перца сладкого проводили с целью выделения исходного материала, пригодного для включения в селекционный процесс создания специализированных сортов и гибридов.

Исследуемые образцы подробно изучены по морфологическим, биометрическим признакам, физиологическим и биохимическим показателям. Особое внимание уделяли изучению продолжительности периодов от всходов до цветения и от всходов до биологической спелости плодов, от которых зависит скороспелость образца.

В результате изучения коллекции было выявлено, что все исследуемые образцы распределились по трех подвидам: Capsicum аппиит var. longum Sendt., С. аппиит var. pomijera Firtg. - индетерминантиого типа строения растений и С. аппиит var. fasciculatum Sturt. - супердетерминантного строения с «букетным» расположением плодов. Образцы различались по форме плода: от округлых до удлиненно-конусовидных. Большинство из них имели удлиненно-конусовидную или конусовидную форму, за исключением сорта Ежик с сердцевидной формой и образцов группы С. аппиит var. pomijera Fing. с плоско-округлой формой плода. Важнейшим показа-

телем при оценке сортообразцов была толщина перикарпия (до 2,0 мм), так как от этого признака напрямую зависит способность плода к высыханию.

Сравнительная оценка 26 коллекционных образцов по морфологическим и биометрическим признакам позволила выделить 9 наиболее отвечающих требованиям модели сорта сортотипа «паприка» (табл. 1).

Таблица 1 - Продолжительность межфазных периодов перца сладкого сортотипа

«паприка»

Образец Число суток от всходов до:

цветения биологической спелости

2009 г. 2010 г. 2011г. Среднее 2009 г. 2010 г. 2011г. Среднее

С. аппиит var. fasciculatum Sturt.

Ежик 76 68 72 72 137 129 130 132

Малыш 63 56 58 59 133 128 130 130

Fi Удалец 59 54 55 56 121 118 118 119

Federico 57 54 54 55 113 109 111 111

Маяк-стандарт 54 50 52 52 107 100 101 102

С. аппиит var. longum Sendt.

Tiganeste 65 59 61 61 130 123 122 125

Hodoniska sladka 54 50 . 52 52 113 106 108 109

PC-9003 61 57 58 58 118 114 116 116

Каскад-стандарт 63 58 62 61 124 117 116 119

В результате анализа полученных данных было отмечено, что все сортообразцы перца сладкого в наших исследованиях относятся к группе раннеспелых и среднеспелых.

Продолжительность вегетационного периода по образцам зависела от погодных условий года. В 2009 году, благоприятном для роста и развития растений перца, отмечен наиболее продолжительный вегетационный период, цветение наступало на 5476 сутки, а биологическая спелость - на 107-137 сутки в зависимости от образца. В условиях экстремально жаркого лета 2010 года продолжительность изучаемых периодов в обеих группах образцов сократилась на 4-8 суток. В среднем за годы исследований наиболее скороспелыми были образцы: Маяк (102 суток), Hodoniska sladka (109), Рыдалец (119), Federico (111), РС-9003 (116), Каскад (119), так как продолжительность периода от всходов до биологической спелости составляла менее 120 суток.

Кроме скороспелости для сортов перца сортотипа «паприка» важным признаком является дружность созревания плодов, которая определяется процентом созревших плодов из общего урожая (табл. 2).

Таблица 2 - Дружность созревания плодов перца сладкого сортотипа «паприка»

Название образца Дружность созревания, %

2009 г. 2010 г. 2011 г. Среднее

Capsicum аппиит var. fasciculatum Sturt.

Ежик 80 90 91 87

Малыш 78 89 88 85

Fi Удалец 85 93 92 90

Federico 86 95 89 90

Маяк- стандарт 88 92 90 90

С. аппиит var. longum Sendt.

Tiganeste 60 68 67 65

Hodoniska sladka 64 72 71 69

PC-9003 69 76 74 73

Каскад- стандарт. 82 89 87 86

Как видно из таблицы 2, наиболее дружное созревание отмечено в группе супердетерминантных образцов с букетным расположением плодов. Это подтверждено и динамикой поступления урожая. У сорта Маяк, относящегося к подвиду С. аппиит var.fasciculatum Sturt., созревание плодов более дружное, чем у сорта Каскад, представителя другого подвида - С. аппиит var. longum Sendt. Установлено, что почти за 20 суток у сорта Маяк созрело 90% плодов, тогда как сорт Каскад с индетер-минантным типом строения растения имеет более растянутый период плодоношения, и 86% плодов созрело только на 40-е сутки после начала плодоношения.

Известно, что на урожайность большое влияние оказывают такие признаки, как масса плода и число плодов на растении, а на массу - длина, диаметр плода и толщина стенки. При оценке коллекционных образцов перца по компонентам продуктивности было отмечено, что сорта сильно варьируют по числу плодов на растении (табл. 3). Среди супердетерминантных образцов среднее число плодов на растении варьировало от 9 до 15 шт., а среди индетерминантных - 12-25 шт. В группе С. аппиит var. fasciculatum Sturt. наиболее многоплодным был гибрид F! Удалец

(15 шт.), среди образцов индетерминантного типа: Но(1от$ка sladka (25 шт.), Каскад (23 шт.), Т^апез1е (21 шт.). Сортообразцы сильно различались и по массе плода. В группе с букетным расположением плодов средняя масса несколько ниже по сравнению с индетерминантным типом строения растения и составляет 16,1 - 23,9 г против 25,5 - 53,3 г.

Таблица 3 - Оценка хозяйственно ценных признаков коллекционных образцов перца сладкого сортотипа «паприка» (2009-2011 годы)

Название образца Растение Диаметр плода, см Длина плода, см Толщина перикарпия, мм Число плодов, шт. Масса плода, г

С. аппиит var. fasciculatum Sturt.

Ежик с/дет. 3,9±0,4 3,7±0,5 2,0-2,2 11±2,6 16,1±2,5

Малыш с/дет. 3,6±0,7 9,2±1,0 1,5-2,0 9±2,2 23,9±5,7

F[ Удалец с/дет. 2,0±0,9 10,7±2,0 0,8-1,2 15±2,0 17,9±4,9

Federico с/дет. 2,0±0,2 10,9±2,4 1,0-1,5 11±3,0 21,9±2,0

Маяк - стандарт с/дет. 2,2±0,3 8,2±0,6 1,0-1,5 12±2,6 21,5±1,8

С. аппиит var. longum Sendt.

Tiganeste индет. 2,6±1,0 11,5±1,7 1,0-2,0 21±3,9 30,1±2,6

Hodoniska sladka индет. 2,7±0,5 12,8±1,5 1,0-2,0 25±2,7 25,8±2,9

PC-9003 индет. 3,9±0,8 14,2±1,2 2,0-2,2 12±4,8 53,3±6,8

Каскад-стандарт индет. 3,8±0,4 16,2±3,5 1,5-2,0 22±5,1 32,1±6,3

Примечание: с/дет. - супердетерминантный тип растения; ицдет. - индетерминантный тип растения.

Наиболее крупные плоды имели образцы РС-9003 (53,Зг), Каскад (32,1 г), Tiganeste (30,1 г). Толщина стенки плода по всем образцам соответствовала требованиям сортотипа «паприка» и была в пределах 1-2 мм. Наиболее тонкий перикарпий отмечен у гибрида Fi Удалец (0,8-1,2 мм).

Трехлетнее (2009-2011 годы) изучение урожайности у выделенных образцов показало прямую ее зависимость от сложившихся погодных условий года (табл.4). В целом наиболее высокая урожайность по образцам отмечена в благоприятном для выращивания перца 2009 году.

Наибольшая урожайность отмечена в группе с индетерминантным типом строения растения (4,65-4,75 кг/м2). Однако ни один из изученных образцов этой группы не превысил по урожайности стандарт - сорт Каскад, а на уровне стандарта выделен -РС-9003. В группе С. аппиит var. fasciculatum Sturt. урожайность была на уровне 2,88 - 3,05 кг/м2. Среди супердетерминантных образцов лучшими по урожайности были -Fi Удалец, Малыш и Federico, которые были на уровне стандарта-сорта Маяк.

Таблица 4 - Урожайность сортообразцов перца сладкого сортотипа «паприка»

Название образца Урожайность, кг/м

2009 г. 2010 г. 2011 г. Среднее

С. аппиит var. fasciculatum Sturt.

Ежик 2,34 1,76 2,04 2,05

Малыш 3,08 2,16 2,60 2,61

Рыдалец 3,57 2,55 3,04 3,05

Federico 3,36 2,42 2,99 2,92

Маяк-стандарт 3,22 2,58 2,86 2,88

HCPus 0,41 0,35 0,42 0,32

С. аппиит var. longum Sendt.

Tiganeste 4,48 3,46 3,92 3,95

Hodoniska sladka 4,45 3,58 3,65 3,89

PC-9003 5,61 3,56 4,78 4,65

Каскад-стандарт 5,64 3,87 4,75 4,75

HCPos 0,40 0,19 0,54 0,41

При подборе исходного материала для селекции сортов сортотипа «паприка» значительный интерес представляет не только скороспелость, урожайность, устойчивость к болезням, но и высокое содержание биологически активных веществ. Оценка сортообразцов на содержание в них аскорбиновой кислоты выявила большую дифференциацию по этому признаку (табл. 5).

Таблица 5 - Содержание витамина С в плодах перца сладкого сортотипа «паприка»

Наименование образца Содержание витамина С, мг/100 г сырой массы

2009 г. 2010 г. 2011 г. Среднее

Ежик 206±11 218±11 132±12 185±47

Малыш 236±11 207±12 202±11 215±18

Рыдалец 221±13 226±11 191 ±13 213±19

Federico 208±10 140±12 201±10 183±37

Маяк-стандарт 234±11 212±14 187±13 211±24

Tiganeste 180±12 135±13 106±10 140±37

Hodoniska sladka 214±12 200±14 173±12 196±21

PC-9003 221±15 192±10 220±15 211±16

Каскад-стандарт 192±13 182±11 164±14 179±14

В 2009 году содержание витамина С колебалось в пределах от 180-236 мг/100 г, в 2010 году - от 140-226 мг/100 г, в 2011 году - от 132-220 мг/100 г. Оценивая образцы по средним показателям содержания аскорбиновой кислоты, установлено, что лучшими были - Малыш (215 мг/100 г), Р,Удалец (213 мг/100 г), Маяк и РС 9003 (211 мг/100 г).

Важным показателем при создании исходного материала перца сладкого сорто-типа «паприка» является высокое содержание сухого вещества, которое способствует быстрому высыханию плодов, даже при их перезревании на растении. Содержание сухого вещества изменялось по годам и самое высокое его содержание отмечено в 2011 году (табл.6).

В 2009 году в исследуемых образцах содержание сухого вещества варьировало от 10,2 до 15,1 %. Наиболее высокие показатели по этому признаку были у сортов Federico (15,1 %), Hodoniska sladka (12,9 %), РС-9003 (12,3 %), Ежик (11,1 %), Маяк (11,1 %) и Малыш (11,2 %). В условиях жаркого лета 2010 года наблюдалась тенденция увеличения содержания сухого вещества в плодах перца. Однако наибольшим его содержанием характеризовались те же сортообразцы: Federico (15,8 %), Hodoniska sladka (14,4 %), РС-9003 (13,0 %), Маяк (12,7 %) и Ежик (12,6 %). В 2011 году отмечено самое высокое содержание сухого вещества за счет отбора отдельных растений с высокими показателями. Благодаря индивидуальному отбору удалось повысить содержание сухого вещества у образцов Hodoniska sladka на 6,0 %, Tiganeste L. на 5,2%, Ежик на 3,7 %, Малыш на 2,5 %.

Таблица 6 - Содержание сухого вещества в плодах перца сладкого сортотипа

«паприка»

Наименование образца Содержание сухого вещества, %

2009 г. 2010 г. 2011г. Среднее

Ежик 11,1±1,5 12,6±2,3 14,8±1,3 12,8±1,9

Малыш 11,2±1,7 11,5±1,1 ... 14,7±1,2 12,5±1,9

F [Удалец 10,2±1,3 11,1±1,2 12,6±1,5 11,3±1,3

Federico 15,1± 1,4 15,8±1,2 15,1± 1,6 15,3±1,2

Маяк-стандарт 11,1± 1,1 12,7±1,4 13,6± 1,3 12,5±0,4

Tiganeste 10,5± 1,8 12,3±1,1 15,7± 2,2 12,8±2,6

Hodoniska sladka 12,9±1,2 14,4±1,2 18,9±1,8 15,4±3,1

РС-9003 12,3± 1,9 13,0±1,5 13,4± 1,2 12,9±0,6

Каскад-стандарт 10,2± 1,7 11,3±1,2 10,9± 1,2 10,8±0,6

Лучшими за период изучения по этому признаку были сортообразцы Hodoniska sladka и Federico, которые можно рекомендовать в качестве исходного материала для селекции.

Плоды перца также являются источником провитамина А - fS-каротина, который в организме человека имеет значение антистрессового, антиканцерогенного, а также фактора, задерживающего процесс старения. Каротиноиды в основном содержатся в интенсивно окрашенных продуктивных органах овощных растений, которые имеют красную, желтую, зеленую или оранжевую окраску. Амплитуда колебаний содержания каротиноидов в плодах перца сладкого сортотипа «паприка» в 2009 году была от 120 до 347 мг/100 г сухой массы (табл. 7). Образцы: Ежик, Маяк, Federico, РС-9003 характеризовались наиболее высокими показателями этого признака.

Таблица 7 - Содержание каротиноидов в плодах различных образцов перца сладкого

сортотипа «паприка»

Наименование образца Содержание каротиноидов, мг/100 г сухой массы

2009 г. 2010 г. 2011 г. Среднее

Ежик 210± 12,2 45 6± 12,3 270±12,1 312±128,2

Малыш 155±13,8 190±П,1 288±14,2 211±68,3

Рыдалец 120±11,1 142±11,2 179±16,2 147±29,8

Federico 334±18,4 502±11,2 322±15,5 386±100,5

Маяк-стандарт 347±16,0 353±12,4 449±14,3 383±57,4

Tiganeste 153±11,8 485±14,1 176±15,3 271±184,7

Hodoniska sladka 198± 28,1 571±12,2 348± 10,1 372±187,6

РС-9003 23 7± 14,2 513±11,5 567±12,4 439±177,1

Каскад-стандарт 191±13,1 475±11,2 191±18,9 286±164,3

В условиях высоких температур 2010-2011 годов содержание каротиноидов повысилось и находилось в пределах 142 - 513 мг/100 г и от 176 - 567 мг/100 г сухой массы (соответственно). Максимальное содержание этого показателя по среднему значению отмечено у образцов: РС-9003 (439 мг/100 г сухой массы), Federico (386), Маяк (383), Hodoniska sladka (372), Ежик (372).

Известно, что самыми важными компонентами пигментного состава сортов сортотипа «паприка» являются р- каротин, капсантин и капсарубин, которые и определяют цвет порошка: капсантин имеет темно-красную окраску, капсорубин - пурпурно-красную, p-каротин - красновато-оранжевую.

В наших исследованиях была проведена сравнительная оценка уровня (3- каротина, капсантина и капсорубина в сортообразцах перца сладкого. В результате изучения отмечена сортоспецифичность их накопления (табл. 8). Содержание Р-каротина у большинства изученных образцов варьировало от 5,1 до 25,0 % от общего содержания каротиноидов. Сортообразцы Ежик, Удалец, Federico, Маяк выделились высоким его содержанием (11,7-25,0 % от общего содержания). Лучшие показатели по содержанию капсантина, основного красного пигмента, (26,2 - 41,0 %) отмечены у сортообразцов: Ежик, Удалец, Federico, Маяк с темно-красной окраской плода. Содержание капсорубина по изучаемым сортообразцам колебалось в пределах 9,1-35,2% от общего содержания каротиноидов.

Таблица 8 - Соотношение компонентов каротиноидного состава плодов перца в

различных образцах сортотипа «паприка»

Наименование образца Окраска плодов Содержание, % от суммы каротиноидов

Р-каротина капсантина капсорубина

Ежик красная 25,0 17,3 13,8

Малыш темно-красная 9,0 27,0 15,6

F [Удалец темно-красная 19,0 34,7 25,9

Federico темно-красная 11,7 30,6 21,0

Маяк-стандарт темно-красная 16,2 41,0 35,2

Tiganeste L. темно-красная 8,1 26,2 22,1

Hodoniska sladka красная 5,1 16,4 12,4

РС-9003 красная 5,2 19,4 17,3

Каскад-стандарт красная 9,4 16,8 9,1

Такую особенность необходимо учитывать при оценке витаминной ценности красноплодных форм с повышенным содержанием капсантина и капсорубина. У сортообразцов - Federico, Удалец, Маяк отмечали наибольшее содержание капсорубина от общего содержания каротиноидов.

Таким образом, при оценке качественного состава каротиноидов в сортообразцах перца сладкого в фазе биологической спелости наилучшие показатели по содержанию каротина, капсантина, капсорубина были отмечены у сортообразцов - Ежик, Удалец, Federico, Маяк, относящихся к группе с букетным типом расположения плодов.

Окраска порошка - основной и принципиальный критерий качества. Интенсивность окраски характеризуется показателем ASTA; используемым во всем мире

в промышленности для производства специй. ASTA - международный стандарт яркости порошка «паприка» (American Spice Trade Association). Бледно-окрашенная пряность соответствует ASTA-40, а интенсивно окрашенное сырье и порошок оценивают ASTA-120 и выше (Prepared at the 35th JECFA 1989, 1990, 1992, 2002).

При оценке интенсивности окраски порошка, приготовленного из плодов перца изучаемых сортов, в единицах ASTA было отмечено, что все образцы имеют интенсивную окраску. Лучшими по этому показателю были сортообразцы Federico и Маяк (табл. 9), которые характеризовались интенсивно окрашенным порошком (средние показатели в единицах ASTA - 245 и 239, соответственно).

Таблица 9 - Показатели интенсивности окраски порошка перца сладкого сортотипа

«паприка» в единицах ASTA

Наименование образца Показатель интенсивности окраски в единицах ASTA

2009 г. 2010 г. 2011 г. Среднее

Ежик 164±2,6 181±3,1 107±1,5 151±38,0

Малыш 130±5,2 119±2,3 97±2,5 115±16,6

Рыдалец 155±1,4 108±1,2 84±2,2 139±36,0

Federico 246±1,3 199±1,9 289±1,2 245±45,4

Маяк-стандарт 205±2,6 267±1,7 245±1,4 239±30,9

Tiganeste L. 156±2,2 236±1,8 149 ±1,6 180±48,2

Hodoniska sladka 203±1,9 166±2,1 150±2,3 173±27,4

РС-9003 150±2,8 143±2,8 151±1,7 148±4,1

Каскад-стандарт 170±1,5 147±1,1 174±1,3 164±15,0

В результате исследований по продуктивности, хозяйственно ценным признакам, высокому содержанию биологически активных веществ, интенсивности окраски порошка «паприка» в единицах ASTA выделились сортообразцы Маяк, Hodoniska sladka, Federico, РС-9003, как перспективные для ведения селекционной работы по созданию сортов сортотипа «паприка» и получению витаминизированного порошка с высоким содержанием БАВ.

Параллельно с оценкой коллекционных и селекционных образцов были проведены отборы форм с заданными признаками, соответствующими модели сорта сортотипа «паприка» из гибридной, комбинации F2 Удалец. Выделение линий из полученных гибридов проводили методом индивидуального отбора растений в расщепляющихся поколениях. В Р2 проводили отбор генотипов, которые, судя по фенотипу, со-

держат комбинации признаков родителей, то есть низкорослые и скороспелые, а также особое значение уделяли хозяйственно ценным признакам. В Р3 проводили отбор растений, обладающих желательными рекомбинациями признаков, в наибольшей мере отвечающих поставленной цели, так как именно в Р3 начинается формирование линий. Главной задачей был отбор детерминантных скороспелых продуктивных растений с высокими значениями биохимических показателей (табл.10).

Таблица 10 - Характеристика линий F5 Удалец по хозяйственно-ценным признакам

Линии (Удалец) Урожайность, кг/м2 Витамин С, мг/% Сухое вещество, % Содержание каротиноидов, г/100 г сухой массы ASTA

Л-1 (462) к. 3,6 191 ±13,4 10,2±1,3 179±16,2 84±2,2

Л-2 (463) 2,9 176±12,1 10,8±0,9 131±12,4 154±1,7

Л-3 (464) 2,1 187±9,3 8,4±1,8 205±15,2 103±1,5

Л-4 (465) 3,4 188±12,6 10,1±1,5 109±16,7 115±2,4

Л-5 (466) 3,0 195±10,2 11,8±2,1 150±13,3 159±1,2

Л-6 (467) 2,5 219±П,1 10,8±2,0 121±12,8 134±1,8

Л-7 (468) 2,6 218±12,5 11,2±1,4 94±11,9 113±2,4

Л-8(469) 2,3 188±14,1 8,7±1,1 81± 10,2 98±1,1

Л-9(470) 3,3 179±11,7 8,9±1,6 186±16,4 100±0,8

НСР,15 0,5 - - -

В результате селекционной работы были отобраны линии, отвечающие модели сорта по скороспелости, дружности созревания, толщине перикарпия. Наилучшие показатели по урожайности (3.3 - 3,6 кг/м2) были отмечены у линий JI-1, Л-2, Л-4, Л-9. При оценке биохимических показателей у перспективных линий наблюдалось высокое содержание витамина С (176-219 мг/%) и сухого вещества (8,4 до 11,8 %). Содержание каротиноидов колебалось в пределах 81 - 205 г/100 г сухой массы, лучшие показатели наблюдались у линий Л-1, Л-3, Л-9. Линии Л-2, Л-5, Л-6 отличались высоким содержанием красящих веществ по показателю насыщенности порошка ASTA (154, 159; 134, соответственно).

Таким образом, оценивая полученные линии по комплексу хозяйственно ценных признаков, было отмечено, что наиболее перспективными являются линии Л-4;

Л-5; Л-6, Л-7. Данные линии включены в селекционный процесс для создания гибридов перца сладкого сортотипа «паприка» с высоким содержанием БАВ.

2. Влияние удобрений пролонгированного действия на содержание и соотношение биологически активных веществ н антноксидантов в плодах и порошке перца сладкого сортотипа «паприка». Многочисленные исследования свидетельствуют, что устойчивость организма человека при экологических нагрузках определяется не только высоким содержанием витамина С, каротиноидов, но и селена, так как он выполняет защитную функцию при различного рода оксидантных стрессах.

В нашем эксперименте для обогащения плодов перца селеном, выращивание растений проводили с применением удобрений пролонгированного действия (АПИОН и АПИОП+Яе). Изучение влияния удобрений на комплекс хозяйственно ценных признаков проводили на двух районированных сортах с супердетермннант-ным и индетерминантным строением растений: Маяк и Каскад.

В результате проведенных исследований было установлено, что применение удобрений на сорте Маяк несколько снижало среднюю массу плода (с 21,5 до 17,418,5 г), что, в свою очередь, повлияло на незначительное снижение продуктивности, в то время как на сорте Каскад применение удобрений не оказывало влияния на продуктивность.

Установлено, что использование этих удобрений не оказывало существенного влияния на содержание сухого вещества и витамина С. Однако применение АПИОН с добавлением селената натрия значительно увеличивало содержание природного ан-тиоксиданта- селена в плодах - в 7,5-9,5 раз по сравнению с контролем у обоих сортов. В плодах, обогащенных селеном, уровень нитратов в 1,3-1,5 раза ниже, чем в не-обогащенных.

Важно отметить, что этот прием оказывал значительное влияние на общее содержание каротиноидов, причем удобрение АПИОН без селената натрия способствует большему увеличению этого показателя (на 40% у сорта Маяк и на 36% у сорта Каскад) по сравнению с контролем. Установлено изменение компонентов каротино-идного состава (табл. 11).

У сорта Маяк увеличивается содержание Р-каротина на 108,8%, капсантина на 45,0%, а содержание капсарубина снижается на 25,9%. У сорта Каскад увеличивается содержание Р-каротина на 108,1%, капсорубина на 15,4%, а содержание капсантина снижается на 39,8%.

Таблица 11 - Влияние удобрений пролонгированного действия на комплекс хозяйст-

венно ценных признаков в различных сортах перца сладкого сортотипа «паприка» (2009-2011 годы)

Параметры Сорта

Маяк Каскад

Контроль АПИОН АПИОН+ Бе Контроль АПИОН АПИОН+ 8е

Продуктивность, г/раст. 228,0 191,4 203,5 706,2 641,6 703,5

НСР„5 8,2 19,8

Число плодов на растении, шт. 12,0 ±2,6 11,0±1,9 11,0±2,5 22,0 ±5,1 16,0±1,5 15,0±2,9

Масса плода, г 21,5±1,8 17,4±3,3 18,5 ±2,5 32,1 ±6,3 40,1±3,1 46,9±4,70

Число семян в плоде, шт. 248±14,3 166±13,3 172±21,3 227±13,3 372±15,3 360±18,3

Содержание витамина С, мг/ г сырой массы 214±21 247±20 208±17 192±19 215±22 184±16

Содержание сухого вещества, % 15,6±1,3 16,5±1,2 16,3±1,1 10,9±1,2 11,8±1,1 12,4±1,2

Содержание каротиноидов, мг/100г сухой массы Р- каротин 8,0±0,5 16,7±0,8 14,1 ±0,9 4,9±0,3 10,2±0,7 7,3±0,5

капсан-тин 26,0±0,4 37,7±0,5 40,6±0,5 8,3±0,2 5,0±0,2 7,6±0,2

капсо-рубин 27,0±1,5 20,0±1,7 23,6±2,8 5,2±0,2 6,0±0,2 4,8±0,1

общее 79,3±1,1 111,3±1,5 84,5±1,0 27,8±0,8 37,9±0,9 24,7±0,7

Содержание Бе, мг/кг сухой массы 111±8 134±15 1054±26 132±13 179±26 988±37

Содержание нитратов, мг/кг сырой массы 328±13 280±15 248±12 340±14 240±14 220±12

Примеиение АПИОН+8е у сорта Маяк увеличивает содержание р-каротина на 76,3%, капсантина на 56,1%, а содержание капсорубина снижается на 12,2%. У сорта Каскад установлено снижение всех изучаемых компонентов каротиноидов на 8,4; 7,7; 11,2%, соответственно.

3. Влияние стадии спелости плодов на содержание биологически активных веществ в плодах и порошке перца. Наряду с выявлением высокого содержания биологически активных веществ и антиоксидантов большое значение имеет установ-

ление оптимальной стадии спелости плодов перца сладкого сортотипа паприка для сохранности этих показателей.

Изучение влияния стадии спелости плодов на содержание биологически активных веществ в сырье и порошке проводили на районированном сорте Маяк селекции ВНИИССОК, который по всем параметрам был лучшим для производства порошка. Плоды перца оценивали в 3-х стадиях спелости: биологическая спелость, спустя 10 суток после биологической спелости, фаза увядания.

В результате исследований было установлено, что самое высокое содержание каротиноидов накапливается в стадии увядания во всех вариантах опыта (рис.1). Однако, необходимо отметить, что выращивание перца с применением удобрений АПИОН+Se способствовало увеличению накопления каротиноидов в плодах перца почти в 2 раза, как в стадии «биологическая спелость», так и «спустя ) 0 суток после биологической спелости».

450

и

"Й 400 -

S

ы 350

1 300

0

1 250

§ 200 -

и 150 -

1 юо

Щ

8 50 ч

о

и

Рис.

ф контроль -в-АПИОН --АЛИОН+Se

1 2 3

1 Динамика накопления каротиноидов в плодах перца сорта Маяк (2009-2011 годы)

1- биологическая спелость. 2 -спустя 10 суток после биологической спелости, 3-фаза увядания

Анализируя динамику накопления содержания витамина С в плодах перца было установлено, что наибольшее его содержание выявлено в контрольном варианте опыта в фазу биологической спелости. В вариантах с применением удобрений пролонгированного действия - АПИОН и АПИОН+Эе, наибольшее содержание витамина С отмечено в фазу спустя 10 суток после биологической спелости (208 мг/100 г и 197 мг/100 г, соответственно). Во всех трех вариантах опыта в фазу увядания выявлено снижение содержания витамина С на 7,8 - 21,1 % от фазы биологической спелости (рис. 2.), что связано с расходом его на дыхание (Плешаков, 1987).

з

и

я Щ

220 210 -200 -190 " 180 " 170 160 -150

1 2 3

Рис. 2. Динамика накопления витамина С в плодах перца сорта Маяк (2009-2011 годы) 1 - биологическая спелость, 2 спустя 10 суток после биологической спелости, 3-фаза увядания

Таким образом, было установлено, что оптимальной стадией спелости плодов перца для сбора урожая с максимальным содержанием БАВ, является фаза спустя 10 суток после биологической спелости, которая соответствует максимальному содержанию витамина С и высокому накоплению каротиноидов.

4. Влияние различных видов сушки на сохранность БАВ в плодах и порошке перца сладкого сорта Маяк. Выявление оптимальных способов сушки плодов перца, продолжительности и условий хранения продукта переработки, способствующих сохранению высоких показателей БАВ, являлось важным этапом в разработке технологии получения порошка «паприка, обогащенная селеном».

Выявлено, что различные виды сушки не оказывали существенного влияния на содержание витамина С.

Анализ данных сохранности каротиноидов при различных видах сушки (рис. 3) показал, что наиболее высокие значения содержания получены при лиофильной сушке плодов. Несколько ниже были показатели при сушке плодов в сушильном шкафу (+ 60... +70° С) и на открытом воздухе при комнатной температуре. Кроме того отмечено, что селеновые АПИОНы способствовали снижению содержания каротиноидов в вариантах «сушильный шкаф» и «открытый воздух».

о/

^ у </

/ / ^ # ^ /г»4

Виды сушек

I контроль IАПИОН АПИОН+Бе

Рис. 3. Содержание каротиноидов в плодах перца сладкого у сорта Маяк при различных видах сушки (2009-2011 годы)

Изучение условий и продолжительности хранения порошка на содержание каротиноидов показало, что при высушивании плодов перца в сушильном шкафу и хранении порошка в комнатных условиях отмечалось незначительное снижение этого показателя - на 15 - 17 % от исходного спустя 120 суток во всех вариантах опыта (рис. 4)

у= 99,671е (АПИОН)

, контроль -АПИОН -АПИОН+Бе

Продсшж! цельность хр !1НеШ1Я. су ТТЛ I

Рис. 4. Динамика изменения содержания каротиноидов в плодах перца сладкого у сорта Маяк при сушке в сушильном шкафу и хранении порошка в комнаных условиях, (2009-2011 годы)

При высушивании плодов перца с использованием лиофильной сушки и хранении порошка, как в комнатных условиях, так и в холодильнике (рис. 5, 6) в варианте с применением удобрений АПИОН+Эе содержание каротиноидов снизилось на 20 % спустя 120 суток, а в порошке перца контрольного варианта и образца с применением АПИОН отмечены потери содержания каротиноидов почти на 40% от исходного.

-0.0018х

у = 100,89е (АПИОН+Бе)

■ контроль АПИОН АПИОН+Бе

Продолжительность хранения, сутки

Рис. 5. Динамика изменения содержания каротиноидов в плодах перца сладкого у сорта Маяк при лиофильной сушке и хранении в холодильнике, (2009-2011 годы)

В варианте опыта при выращивании перца сладкого с использованием удобрений пролонгированного действия АПИОН+Эе выявлено существенное влияние на содержание каротиноидов в порошке при лиофильной сушке и хранении его в условиях комнатной температуры после 120 суток (рис. 6). Содержание каротиноидов в плодах перца, обогащенного селеном (АПИОН+Эе), через 120 суток снизилось на 10%, в то время как при использовании АПИОН без селена наблюдали резкое снижение содержания каротиноидов, как и в контрольном варианте, что свидетельствует о защитном антиоксидантном действии микроэлемента.

■ контроль .АПИОН . АПИОН+Бе

150

50 100

Продолжительность хранения, сутки

у= 100,27е"°,001х (АПИОН+Бе)

у= 101,71е-одах (контроль)

Рис. 6. Динамика изменения содержания каротиноидов в плодах перца сладкого у сортообразда Маяк при лиофильной сушке и хранении при комнатной температуре (2009-2011 годы)

Таким образом, было установлено, что оптимальным вариантом сушки плодов перца сладкого сортотипа «паприка» с последующим хранением является высушива-

ние плодов в сушильном шкафу при температуре +60...+70° С и хранении порошка в комнатных условиях (+20...+24° С), способствующее максимальному сохранению БАВ. Снижение количества каротиноидов при использовании лиофильной сушки связана с многократным увеличением пористости (поверхности контакта с воздухом).

В результате обобщения материалов исследования отработана и предложена технологическая схема получения порошка «паприка» из плодов перца сладкого, обогащенного селеном, включающая следующие этапы:

~ ■ *

Выращивание тонкостенных сортов перца сладкого сор-тотипа «паприка» с применением удобрений пролонгированного действия АПИОН+Бе

Ц

Сбор плодов перца сладкого сортотипа «паприка» в фазу «спустя 10 суток после биологической спелости»

-— 11

_

Высушивание плодов перца при температуре +60...+70 С в течение 3...5 часов с принудительной вентиляцией

11

Хранение порошка «паприки» в комнатных условиях при 1+20°..+24" С

Рис. 8. Технологическая схема получения порошка «паприка» из плодов перца сладкого, обогащенного селеном

Эта технологическая схема явилась основой Стандарта Организации «Паприка, обогащенная селеном. Промышленное сырье. Технические условия» (СТО 4572722537-2011).

Исследование антиканцерогенного действия порошка перца сладкого сортотипа «паприка». Опыт обогащения селеном перца сладкого на основе АПИОН, содержащих селенат натрия, по данным хемилюминисцентного метода определения антиоксидантной активности, показал, что введение селена повышает антиоксидантную активность порошка в 1,5 раза по сравнению с необогащенными. Наблюдаемое явление объясняется не только повышением концентрации селена в плодах, но также повышением содержания каротиноидов — под его действием. Учитывая, что селен и другие природные антиоксиданты, включая каротиноиды, обладает эффектом синер-

гизма, очевидным становится пищевая ценность получаемых плодов, что делает очевидным пригодность их для производства продуктов функционального назначения.

В Институте канцерогенеза РАМН при изучении действия порошка перца сладкого и перца сладкого, обогащенного селеном на рост привитой карциномы Эр-лиха у мышей было установлено, что пероральное введение порошка перца сладкого с обычным и повышенным содержанием микроэлемента снижало размер опухоли в опытной группе животных к 25-му дню эксперимента.

ВЫВОДЫ

1. Выделены перспективные селекционные и коллекционные образцы Маяк, Hodoniska sladka, Federico, РС-9003, JI-4, JI-5, JI-6, JI-7 с комплексом хозяйственно ценных признаков, в том числе с высоким содержанием сухого вещества, витамина С, каротиноидов и интенсивностью окраски порошка в единицах ASTA (более 120) для ведения селекционной работы по созданию отечественных сортов.

2. Показано, что сорт перца сладкого Маяк и гибрид Fi Удалец с букетным расположением плодов максимально отвечают требованиям модели сорта сортотипа «паприка» по хозяйственно ценным признакам и содержанию БАВ для производства сладкого порошка.

3. Отработана и предложена технологическая схема получения порошка «паприка» из плодов перца сладкого, обогащенного селеном, включающая оптимальную степень спелости плодов, элементы агротехники, способ, продолжительность сушки и хранения.

4. Оптимальной стадией степени спелости плодов перца сладкого для сбора урожая с максимальным содержанием БАВ является фаза спустя 10 суток после биологической спелости, которая соответствует максимальному содержанию витамина С и высокому накоплению каротиноидов.

5. Оптимальным вариантом сушки плодов перца сладкого сортотипа ((паприка» с последующим хранением является высушивание плодов в сушильном шкафу при температуре +60...+70°С и хранение порошка в комнатных условиях (+20...+24° С), способствующее максимальному сохранению БАВ.

6. Использование удобрений пролонгированного действия АПИОН и АПИОН+Se у сортов перца сладкого Маяк и Каскад увеличивает общее содержание каротиноидов на 40,3 % и 36,3%, соответственно, а применение АПИОН+Se повышает накопление селена в плодах в 7,4 и в 7,7 раз, соответственно, что приводит к увеличению антиоксидантной активности порошка «паприка» в 1,5 раза по сравнению с контролем.

7. Испытание порошка «паприка» и «паприка, обогащенная селеном» на опытной группе животных с привитой карциномой Эрлиха показало, что порошок перца сладкого с обычным и повышенным содержанием Se обладает защитным антиканцерогенным эффектом и снижает размер опухоли в опытной группе животных к 25-му дню эксперимента.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для получения сладкого порошка «паприка» рекомендовано использовать сорт Маяк и гибрид Р,Удалец, которые отвечают всем требованиям по хозяйственно ценным признакам.

2. Сбор плодов перца для получения порошка необходимо осуществлять в фазу спустя 10 суток после биологической спелости.

3. При высушивании плодов перца сладкого сортотипа «паприка» для приготовления порошка следует использовать сушку в сушильном шкафу в течение 3...5 часов с принудительной вентиляцией при температуре +60...70°С и хранить порошок при комнатных условиях при температуре 20...24°С.

4. Для обогащения перца сладкого селеном и увеличения антиоксидантной активности использовать удобрения пролонгированного действия, обогащенные селена-том натрия (АПИОН+Se).

5. Для получения селенобогащенного порошка следует использовать Стандарт Организации «Паприка, обогащенная селеном. Промышленное сырье. Технологические условия» (СТО 45727225-37-2011).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бавыкина (Бондарева) Н.В. Влияние порошка сладкого перца, обогащенного селеном, на рост и развитие опухоли Эрлиха у мышей. / В.П. Дерягина, H.A. Голубкина, О.Н. Пышная, Н.В. Бондарева, И.А. Решетникова //Материалы XI Всероссийского Конгресса диетологов и нутрициологов. М.- 2009,- С.52.

2. Бавыкина (Бондарева) Н.В. Действие сладкого перца, обогащенного селеном на перевивную карциному Эрлиха у мышей. / Дерягина В.П., Голубкина H.A., Пышная О.Н., Бондарева Н.В., Решетникова И.А., Михайловский Н.Я. //Вопросы питания.-2010.-№ 5.- С.40-45.

3. Бавыкина (Бондарева) Н.В. О производстве порошка сладкого перца, обогащенного селеном, как функционального продукта питания с высокой антиоксидантной активностью. / H.A. Голубкина, О.Н. Пышная, Н.В. Бондарева, В.П. Дерягина, И.К Григорьянц. //Вестник овощевода.- 2010.- № 4,- С.35-38.

4. Бавыкина (Бондарева) H.B. Биологическое значение каротиноидов. / H.A. Голубкина, О.Н. Пышная, Н.В. Бондарева // Овощи России.- № 2 (8).-С.26-40.

5. Бавыкина (Бондарева) Н.В. Влияние минеральных удобрений пролонгированного действия (АПИОНов и Se-АПИОНов) на содержание биологически активных веществ в плодах и порошке перца сладкого сортотипа паприка. / Н.В. Бондарева, О.Н. Пышная, H.A. Голубкина, М.И. Мамедов // Доклады ТСХА,- М,- 2010,-Вып. 282,-С. 612-614.

6. Бавыкина (Бондарева) Н.В. Стандарт Организации «Паприка, обогащенная селеном. Промышленное сырье. Технологические условия» (СТО 45727225-37-2011). Л.В. Павлов, О.Н. Пышная, М.И. Мамедов, О.Т. Параскова, Е.А. Джое, Н.В. Бондарева, H.A. Голубкина, А. С. Жезлов.

Подписано в печать: 30.03.2012

Заказ № 6893 Тираж -100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Бавыкина, Наталья Владимировна, Москва

61 12-6/418

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЕКЦИИ И СЕМЕНОВОДСТВА ОВОЩНЫХ КУЛЬТУР

На правах рукописи

БАВЫКИНА НАТАЛЬЯ ВЛАДИМИРОВНА

ВЫДЕЛЕНИЕ ИСХОДНОГО МАТЕРИАЛА ПЕРЦА СЛАДКОГО СОРТОТИПА «ПАПРИКА» С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ БИОЛОГИЧЕСКИ

АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Специальности: 06.01.05 - селекция и семеноводство сельскохозяйственных растений 06.01.01 - общее земледелие

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители:

доктор сельскохозяйственных наук Пышная О.Н. доктор сельскохозяйственных наук Голубкина Н.А.

МОСКВА-2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Цель и задачи исследований............................................................6

1.Аналитический обзор литературы

1.1. История происхождения и классификация рода Capsicum L...............8

1.2. Биологические особенности культуры перца....................................12

1.3. Народно-хозяйственное значение рода Capsicum L.........................15

1.4. Мировая тенденция селекции перца сортотипа «паприка».................23

2. Условия, материал и методика исследований

2.1.Погодные условия района проведения исследований.........................34

2.2.Материалы и методы проведения исследований..............................40

3. Результаты исследований

3.1 .Оценка коллекционных и селекционных образцов перца сладкого сортотипа «паприка» на комплекс хозяйственно ценных признаков............48

3.2. Оценка содержания БАВ в плодах перца сладкого сортотипа «паприка» в двухфакторном опыте...................................................77

3.3. Влияние удобрений пролонгированного действия на содержание и соотношение БАВ в плодах и порошке перца сладкого сортотипа «паприка»....................................................................................75

3.4. Влияние стадии спелости плодов на содержание БАВ в плодах и порошке перца сладкого сортотипа «паприка»....................................79

3.5. Влияние различных видов сушки на сохранность БАВ в плодах и

порошке перца сладкого сорта Маяк...................................................82

3.6. Исследование антиканцерогенного действия порошка перца сладкого

сортотипа «паприка»......................................................................90

Выводы.....................................................................................92

Рекомендации производству................................................................94

Список использованной литературы..............................................95

Приложения............................................................................118

Введение

Перец - ценная и востребованная овощная культура, которая широко возделывается во всех странах земного шара, где климатические условия соответствуют его биологическим особенностям. Это одна из наиболее распространенных овощных культур в мире, которая широко используется для приготовления специй и играет очень важную роль в пищевой промышленности (Bosland, Votava, 2000). Мировое производство перца составляет около 27 миллионов тонн. Наиболее крупными производителями перца в мире являются Китай, Испания, Мексика, Турция и др. (FAO, 2010).

Плоды перца сладкого используют как в свежем, так и переработанном виде. В ряде стран в больших количествах готовят порошок из сушеных плодов перца сладкого, называемый «паприкой», представляющий собой своеобразный и очень насыщенный витаминный концентрат, содержащий более 1000 мг аскорбиновой кислоты на 100 г массы (Гикало, 1982). Мировая годовая потребность в порошке составляет 60 000 тонн. Наибольшей популярностью «паприка» пользуется на востоке, довольно распространена в Европе. В Венгрии является главной приправой, где годовое производство ее составляет 5000 тонн. В год каждый из 10 миллионов жителей Венгрии потребляет по 500 г порошка «паприка», в Балканских странах и в Австрии - по 200 г, в Германии - 100 г (Topuz, Özdemir, 2003).

В нашей стране ежегодно возрастает спрос на порошок «паприка» для мясоперерабатывающей, консервной, фармацевтической, парфюмерной, ликероводочной промышленности, для приготовления кондитерских, хлебобулочных изделий. Известно, что необходимый объем порошка в нашей стране удовлетворяется за счет ввоза его из-за границы.

В последнее десятилетие увеличилось число экологических катастроф антропогенного происхождения, отмечаются и природные катаклизмы, что в свою очередь способствует развитию стрессов, отрицательно влияет на

иммунную систему человека, снижая ее защитную функцию. В связи с этим актуальным является вопрос модулирования иммунитета человека с помощью витаминов-антиоксидантов и различных пищевых добавок. Известно, что вместе с витаминами А и Е, а также микроэлементом селеном аскорбиновая кислота составляет четыре важнейших антиоксиданта в организме человека, которые продлевают жизнь, задерживают старение, повышают иммунитет человека и оказывают антиканцерогенное и антистрессовое действие (Голубкина, Сирота и др., 2010).

Создание функциональных овощей с высоким антиоксидантным статусом, содержащих значимые количества селена наиболее рационально осуществлять на основе сладкого перца, лидирующего среди продуктов растениеводства по содержанию витамина С и каротиноидов. При приготовлении поливитаминного порошка применяют обогащение селеном, которое позволяет сочетать комплекс природных антиоксидантов: селена, витаминов, флавоноидов и др. (Мамедов, Пышная, 2007). Кроме того, обогащение селеном тонкостенных сортов перца, используемых для получения приправы в виде порошка «паприка», исключает возможность токсикозов, вызываемых передозировками микроэлемента (Гикало, 1982; Бегега, 2000).

В России до настоящего времени недостаточное внимание уделялось созданию сортов перца сладкого сортотипа «паприка». Но в связи с возрастающим спросом на «паприку» в нашей стране существует необходимость создания ультраскороспелых, дружносозревающих сортов с тонким перикарпием, высоким содержанием витаминов и красящих пигментов, а также разработке технологии производства, переработки и хранения порошка, соответствующего гигиеническим нормам. Поэтому создание исходного материала перца сладкого с заданными признаками для включения в селекционный процесс является актуальным.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Цель исследований - выделение исходного материала перца сладкого сортотипа «паприка» с высоким содержанием биологически активных веществ (БАВ) и разработка элементов технологии выращивания, переработки и хранения порошка, пригодного для производства продуктов функционального назначения.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

- провести оценку коллекционных образцов по комплексу хозяйственно ценных признаков (скороспелости, урожайности, с высоким содержанием БАВ) и выделить лучшие из них для включения в селекционный процесс;

- выявить влияние удобрений пролонгированного действия (АПИОН и АПИОН+8е) на содержание и соотношение БАВ в плодах и порошке перца;

- определить влияние степени спелости плодов перца на содержание БАВ для оптимизации сроков уборки;

- изучить влияние различных видов сушки и хранения на сохранность БАВ в плодах и порошке перца сладкого.

Научная новизна. Выделен исходный материал перца сладкого сортотипа «паприка» с высоким содержанием БАВ (витамин С, каротиноиды, селен) для включения в селекционный процесс создания отечественных сортов. Установлено влияние степени спелости плодов, элементов агротехники, способов и продолжительности сушки на содержание БАВ в сырье и продукте переработки (порошок). Выявлена эффективность использования удобрений пролонгированного действия (АПИОН+8е) в увеличении антиоксидантной активности порошка «паприка». Установлен факт задержки роста привитой опухоли Эрлиха у мышей при использовании обогащенного и не обогащенного селеном порошка «паприка».

Практическая значимость работы. Отобраны перспективные селекционные образцы для производства порошка перца сладкого сортотипа «паприка». Разработаны элементы агротехники, выявлены оптимальные

стадии уборки плодов и способ сушки, влияющие на качество порошка «паприка». Разработана технология обогащения плодов перца селеном для увеличения антиоксидантного статуса порошка. Разработан Стандарт организации «Паприка, обогащенная селеном. Промышленное сырье. Технические условия» (СТО 45727225-37-2011).

На защиту выносятся следующие положения:

- выделение исходного материала перца сладкого сортотипа «паприка» с высоким содержанием БАВ для дальнейшей селекционной работы;

- определение оптимальной стадии спелости плодов, элементов агротехники, способа и продолжительности сушки, условия хранения порошка «паприка»;

- отработка технологической схемы получения порошка «паприка» из плодов перца сладкого, обогащенного селеном.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. История происхождения рода CapsicumL.

Перец введен в культуру индейцами около 6 тысяч лет назад (Bosland, Votava, 2000). Это одна из первых культур в западном полушарии, которая была окультурена и выращивается до сих пор. Дикие формы перца обнаруживаются до настоящего времени в Штатах Аризона и Техас в США. Родиной перца считаются Мексика и Гватемала, а его появление в Европе в 1493 году связывают с именем Христофора Колумба. Один из участников экспедиции Колумба в своем письме, написанном осенью 1493 года, сообщал, что «Колумб привез перцы более едкого вкуса, чем перец с Кавказа», и что «один из них короче половины человеческого пальца, а другой — круглый». Немецкий естествоиспытатель Гумбольдт образно определил значение перца в рационе индейцев, сравнив по значимости его с поваренной солью в питании человека.

Промышленная культура перца начала развиваться и в Центральной Европе - в Испании, Венгрии, Болгарии, Румынии (Рытов, 1927).

В Испании перец был введен в культуру в 15 веке и постепенно проник в соседние страны, где его использовали, как декоративное, лекарственное и пряное растение. В настоящее время в Испании перец выращивают условиях защищенного грунта на площади 5841 га. В г. Мурсия (Испания) на площади 70 га урожайность перца сладкого составляет 6-10 кг/м2 (del Amor, 2007).

В Венгрии перец стал широко культивироваться лишь в начале 18 века. Существует запись в одной из церковных книг, в которой указывается, что за заслуги чиновнику и певчему Яношу Молнару было пожаловано поле «паприки». Хоть и считается, что «паприка» попала к венграм сравнительно недавно благодаря туркам, но венгерские патриоты «паприки» с этим не соглашаются. Венгры не переняли турецкие названия «карабибер»

и «кирмици», а взяли сербо-хорватское «папар» - перец, превратив сначала в «папарка», а затем и «паприка» (Todorov, 1995).

Равнинная местность г. Калочи в Венгрии, с теплым воздухом речного побережья, изобилием солнца и благоприятным составом почвы, оказались решающими факторами в разведении венгерской «паприки», которая по пламенной окраске, аромату, остро-пряному вкусу превзошла оригинальные импортные виды перца (Kapeller, 1987). В этом же городе Калочи находится единственный в мире музей красного перца, в котором собраны сорта «паприки» всех цветов и оттенков (от светло-красного до темно-вишневого), с различными формой и размерами стручков, а также «паприка» душистая и сладкая (Scala, 2004).

В Россию перец завезен из Ирана, Турции и Болгарии еще в 16 веке, а к 40-м годам 19 века он уже имел на юге нашей страны промышленное значение (Газенбуш, 1956). Культура сладкого перца после 1917 года широкое распространение получила в районах развития консервной промышленности, таких как Закавказье, Средняя Азия, Украина, Молдавия, где из местных популяций селекционерами были отобраны районированные сорта (Лудилов и др., 1999).

Граница распространения перца от 55° южной широты до 52° северной широты. В последние годы эту культуру начали выращивать значительно севернее указанного пояса (Пышная, Мамедов, 2007; Мамедов и др., 2008).

Перец относится к семейству пасленовые - Solanaceae Pers, роду Capsicum. Систематика рода Capsicum имеет долгую историю и довольно неоднозначна. Со времен появления перца в Европе до середины XX века систематики не имели единого мнения по поводу критериев, определяющих границы рода и его отдельных видов: некоторые описывали свыше 100, в то время как другие выделяли лишь несколько видов, составляющих этот род (Филов, 1956; Eshbaugh, 1980).

С учетом географии распространения видов рода Capsicum были предложены наиболее вероятные центры доместикации и предковые формы, давшие начало пяти культурным видам перца. В результате была сформулирована следующая и наиболее популярная концепция о трех независимых линиях эволюции, приведших к возникновению пяти известных культурных видов перца (McLeod et al., 1983).

В настоящее время на базе генетических исследований ученые пришли к единому мнению, о том, что род Capsicum насчитывает 27 видов, пять из которых являются культурными (Eshbaugh, 1996; Bosland, Votava, 2000; Baral, Bosland, 2000). Однако необходимо отметить, что и из этих 27 видов перца в настоящее время только 11 имеют морфологически подтвержденный видовой статус и поддерживаются в коллекциях основных европейских генбанков (Daunay et al., 2003). Среди них культурные виды:

- Capsicum аппиит L. var. аппиит

- Capsicum frutescens L. var. minimum

- Capsicum frutescens L. Tabasco

- Capsicum chínense Jacq

- Capsicum baccatum L. var. baccatum

- Capsicum baccatum L. var. pendulum

- Capsicum pubescens Ruiz and Pavon

и дикорастущие - С. galapagoense Hunz.,

С. eximium Hunz., C. cardenasii Heiser & Smith, C. chacoense Hunz., C. praetermissum Heiser & Smith, C. tovarii Eshbaugh, Smith & Nickrent.

He смотря на большое разнообразие видов перца, наибольшее промышленное значение имеет С. аппиит. А. И. Филов (1956) разделил вид С. аппиит по своему хозяйственному назначению на: сладкий (овощной)

перец и острый перец. По классификации В. JI. Газенбуша (1958) данный вид объединяет 12 разновидностей, которые в свою очередь делятся на сортотипы:

1. Пучковая (букетная) - var. fasciculatum (Sturt.) Irich.

2. Вишневидная - var.cerasiforme (Mill) Irich.

3. Смородиновидная - var. ribeiforme Haz.

4. Букасова - var. bukasovii Haz.

5. Декоративная - var. ornamentale Haz.

6. Ножевидная - var. chordale (Fingerh.) Haz.

7. Продолговато-округлая - var. ovoideum Fingerh.

8. Конусовидная - var. conoides (Mill.) Irish

9. Коротко-конусовидная - var. breviconoideum Haz.

10.Крупная - var. grossum (L.) Sendt.

11.Длиннозаостренная - var. acuminatum Fingerh.

12. Длинная - var. longum (DC) Sendt.

П. Попов (по X. Даскалову, 1958), С.П. Дикий, M.B. Воронина и др. (1979,1982) выделили внутри вида С. аппиит L. 3 подвида:

крупноплодный - ssp. macrocarpum, мелкоплодный — ssp. microcarpum, букетный - ssp. fasciculatum Перец крупноплодный включает в себя 2 группы:

широкоплодный - ser. var. grossum Sendt. длинноплодный - ser. var. longum Sendt.

В пределах широкоплодной группы имеется 3 разновидности:

томатовидная - var. ratundum, призмовидная - var. dolma укороченно-конусовидная- var cor datum.

В состав длинноплодной группы входит также 3 разновидности:

конусовидная - var. conoides (Mill) Jrish,

удлиненно-конусовидная - уаг. кар 'ш хоботовидная - уаг. согт/огтя.

В настоящее время форма плода выражается по преобладающей форме продольного сечения плода: плоскоокруглая, округлая, сердцевидная, квадратная, прямоугольная, трапециевидная, треугольная, хоботовидная (иРОУ, 1994).

Перец сладкий по своему хозяйственному назначению подразделяется на 2 вида: перец салатный и перец стручковый (Лудилов и др., 1999). Перец салатный имеет крупные плоды (50-200 г и более) самой различной окраски и формы. Мякоть толстая (4-7 мм), сладкая. Сорта этого типа используются для производства консервов и потребляются в свежем виде.

Перец стручковый имеет удлиненно-конусовидные плоды, массой до 12-15 г с тонкой (1,5-2 мм), легко высыхающей мякотью, ярко-красной окраски. Используются для помола, производства сладкой паприки, которая высоко ценится в медицине, употребляется в качестве приправы к различным блюдам (Лудилов и др., 1999).

1.2. Биологические особенности культуры перца

Перец - растение многолетнее, но при благоприятных условиях произрастания в течение первого года жизни проходит весь цикл развития и дает созревшие плоды и семена, что позволяет его использовать в однолетней культуре (Алпатьев, 1959).

При развитии растения перца, по Ф.М. Куперман, проходят 12 этапов органогенеза. Продолжительность каждого из них в большей степени зависит от условий выращивания, а так же от принятой агротехники.

Выращивая в различных условиях один и тот же сорт, может иметь различную продолжительность вегетационного периода. Сорт, отнесенный

в одних условиях выращивания к группе скороспелых, в других оказывается средне- или позднеспелым (Пышная и др., 2005).

От начала роста и до созревания семян растения проходят следующие фенологические фазы: прорастание семян (длится до появления семядольных листьев); появление настоящих листьев; бутонизация; цветение; техническая спелость плодов; биологическая или семенная спелость плодов. Первый настоящий лист появляется через 15-20 суток после всходов. Наиболее продолжительный период от начала образования настоящих листьев до бутонизации - 50-70 дней. Фаза цветения наступает через 30-45 дней после появления видимого бутона. Спустя еще 20-30 суток, плоды достигают технической спелости, еще через такой же промежуток времени наступает биологическая спелость. Продолжительность всех этапов развития растений перца составляет 114-170 су�