"Новые сорта овощных культур селекции ВНИИССОК - источник создания функциональных продуктов питания" Пивоваров Виктор Федорович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, академик Россельхозакадемии, зав. отделом экологии, директор ВНИИССОК Кононков Петр Федорович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, зав. лабораторией интродукции и семеноведения ВНИИССОК Гинс Мурат Сабирович, доктор биологических наук, профессор, зав. отделом физиологии и биохимии растений ВНИИССОК Овощные, плодовые и ягодные растения являются основным и самым доступным источником антиоксидантов для населения страны Во ВНИИССОК совместно с другими научными учреждениями разрабатывается и развивается новое направление в овощеводстве и плодоводстве – селекция и интродукция овощных, плодовых и ягодных культур с высокоэффективной антиоксидантной системой для использования в селекции и в качестве растительного воспроизводимого сырья при создании функциональных пищевых продуктов С использованием генетических источников созданных на основе фундаментальных разработок, получена серия сортов и гетерозисных гибридов овощных культур: более 800 сортов и гибридов по 119 культурам, 532 из которых включены в Госреестр селекционных достижений РФ на 2013 год Наши сорта и гибриды имеют мировую значимость, апробированы и выращиваются в целом ряде зарубежных стран и стран СНГ. Некоторые из них созданы совместно с зарубежными коллегами Культура Сорт или гибрид Страна Чеснок Зубренок Р.Беларусь Морковь F1 Дарунок Украина Польша Огурец Мамби 2, Атуэй, Водолей Куба Горох овощной, фасоль Виола, Секунда, Рант и др. Венгрия, Болгария, Р. Куба Капуста б/к Подарок 2500, Июньская и др. Чехия, Германия, Р. Вьетнам Томат Аракел, Ахтанак, Лия, F1 Светлана Армения Перец сладкий F1 Изабелла, F1 Очарование, F1 Мулат и др. Китай Дайкон Московский богатырь Япония Репа салатная Сапфир, Лира, Лобо красная Япония Лук порей Асгеос Азербайджан Мелисса лек. Дозя Узбекистан Артишок кол. Красавец Узбекистан Майоран садовый ТерМос Узбекистан Шпинат Петрушка Стоик, Жирнолистный Бриз Узбекистан, Япония Узбекистан Разработана комплексная система анализа качественного и количественного состава фенольных соединений позволяет оценить и отобрать исходные формы и доноры овощных культур с высоким содержанием биологически активных соединений и эффективной системой антиоксидантной защиты живого организма для селекции и создания функциональных продуктов питания. Таблица 1. Состав фенольных соединений (ФС) во фракциях, выделенных из пищевых растений № Фракции ФС № фр. Число бензоль ных колец Углеродный скелет Основные фенольные соединения 1 Простые ФС оксибензойные кислоты и одно С6 С6-С1 С6-С2 Простые фенолы триоксибензолы) фенолокислоты (окси, ди, 2 Оксикоричные кислоты и их эфиры одно С6-С3 Оксикоричные кислоты и их сложные эфиры, гликозиды (фенилпропановая группа) 3 Сумма флавоноидов два С6-С3-С6 Антоцианы (пеларгонидин, цианидин, дельфинидин, мальвидин, петунидин), микоантоцианы, проантоцианидины, флавоны и флавонолы 4 Конденсированн ые и полимерные ФС n-число (С6-С3-С6)n С6-С3-С3-С6 Конденсированные дубильные вещества, полимеры флавоноидов, лигнаны и лигнины Таблица 2. Фракционный состав и содержание фенольных соединений (ФС) у листовых овощных культур селекции ВНИИССОК (% на абсолютно сухую массу) Культура Сорт или Орган Общая сум- Простые ФС и ОксиФлавоКонденформа растения ма ФС окси корич-ные ноиды сированные и бензойные кислоты (±0,11) полимерные кислоты (±0,01) ФС (±0,11) (±0,05) Хризантема овощная Узорчатая Листья 5,83 0,20 0,15 5,14 0,34 узколистная Glebionis Стебли 4,06 0,33 0,05 2,32 1,34 coronaria (L.) Стебли 4,29 0,23 0,05 2,24 1,31 Амарант овощной Валентина Листья 5,47 0,43 0,09 4,21 0,74 Amaranthus tricolor L. Стебли 3,23 0,32 0,05 0,52 2,34 Мята Ментол Листья 5,01 0,41 0,11 4,08 0,41 Mentha piperita Душица Origanum Фея Листья 4,75 0,47 0,10 3,43 0,75 vulgare Капуста белокочанная Стаха-новка Листья 4,57 0,34 0,09 2,57 1,57 Brassica oleracea 1513 Капуста брокколи Тайфун Листья 4,33 0,71 0,14 2,94 0,54 Brassica oleracea var. Соцветия с 3,35 0,30 0,14 2,14 0,77 cymosa Duch. бутонами Цветки 2,52 0,52 0,05 1,40 0,55 Черешки 2,38 0,32 0,09 0,93 1,04 Капуста китайская Веснянка Листья 3,85 0,30 0,10 2,71 0,74 Brassica chinensis L. Ласточка Листья 4,10 0,55 0,10 2,55 0,90 Лук репчатый Азелрос Листья 3,43 0,53 0,11 2,47 0,32 Allium cepa L. Таблица 3. Содержание фенольных соединений (ФС) в плодах, луковицах, клубеньках и корнеплодах овощных культур (% на абсолютно сухую массу). Культура, сорт Орган растения ∑ ФС Лук репчатый Черный принц Луковица темнофиолетовая Луковица желтая Плод Лук репчатый Азелрос Томат антоциановый Перец Плод Стахис Бочонок Клубеньки Морковь Корнеплод Нантская Свекла Бордо Корнеплод Якон Юдинка Корнеклубни Сельдерей Корнеплод Дайкон Корнеплод Дракон Цикорный салат витлуф Корнеплод 4,60 Простые ФС и фенол-карбоновые кислоты (±0,05) 0,39 Оксико-ричные кислоты и их эфиры 0,15 Флавоноиды (±0,11) 3,43 Конденсиро-ванные и полимерные ФС (±0,11) 0,63 4,56 0,51 0,14 2,47 1,44 3,52 0,33 0,10 2,44 0,75 3,42 3,87 3,70 0,51 0,55 0,32 0,10 0,11 0,14 1,90 0,44 0,90 1,15 2,77 2,34 3,46 3,43 1,97 1,48 0,43 0,32 0,44 0,47 0,10 0,07 0,07 0,05 0,34 0,30 0,34 0,22 2,59 2,74 1,12 0,74 1,47 0,50 0,10 0,12 0,75 Оценено содержание и соотношение 4 групп фенольных соединений у более 70 образцов овощных культур – сортов и гибридов (в основном селекции ВНИИССОК) и лекарственных растений. Выделены образцы с высоким содержанием кверцетина, рутина и оксикоричных кислот Сорта и гибриды капусты белокочанной селекции ВНИИССОК с повышенным содержанием антиоксидантов Парус Созданные сорта и гибриды белокочанной капусты, благодаря высокой сахаристости и небольшому содержанию клетчатки (0,3-0,5 %), обладают лучшими вкусовыми и засолочными качествами, в отличии от зарубежных аналогов. Слава 1305 Подарок 2500 Таблица 4. Фракционный состав и содержание фенольных соединений в листьях капусты белокочанной селекции ВНИИССОК (% на абсолютно сухую массу). Сорт Сумма Простые ПФ и фенолкарбоновые Сумма Конденсированные и полифенолов кислоты флавоноидов полимерные ПФ (±0,11) (ПФ) (±0,11) Простые ПФ и Оксикоричные оксибензойные кислоты и их кислоты (±0,05) эфиры (±0,11) (±0,11) Внешние (темно-зеленые листья) Номер первый 5,08 0,53 0,17 3,44 0,94 4,80 0,42 0,19 3,28 0,91 Грибовский 147 Стахановка 1513 Светло-зеленые листья Номер первый 4,19 0,33 0,12 2,21 1,53 4,57 0,34 0,09 2,57 1,57 Грибовский 147 Стахановка 1513 Внутренние листья кочана Номер первый 2,72 0,24 0,05 0,71 1,72 3,02 0,27 0,01 1,04 1,70 Грибовский 147 Стахановка 1513 Таблица 5. Содержание флавоноидов в листьях капустных культур Сорт Дифенилпропаноиды Кверцетин Кемпферол Кемпферол/ ∑ гликозидов ∑ гликозидов кверцетин Внешние (темно-зеленые листья) Номер первый Грибовский 1,31 1,72 1,31 1,51 1,08 147 Стахановка 1513 1,40 Светло-зеленые листья Номер первый Грибовский 1,05 0,91 087 0,96 0,90 147 Стахановка 1513 1,07 Внутренние листья кочана Номер первый Грибовский 0,51 0,12 0,23 0,20 0,28 147 Стахановка 1513 0,71 капуста брокколи Brassica oleracea var cymosa Duch сорта Тонус Таблица 6. Фракционный состав и содержание фенольных соединений в листьях, соцветиях с бутонами и цветках капусты брокколи Brassica oleracea var cymosa Duch сорта Тонус Орган растения Общая Простые ФС и Оксикоричн Флавоноид Конденсирова сумма оксибензойные ые кислоты ФС кислоты ы нные полимерные ФС листья 4,33 0,71 0,14 2,94 0,54 соцветия с 3,35 0,30 0,14 2,14 0,77 2,52 0,52 0,05 1,40 0,55 бутонами цветки и Содержание органической и минеральных (растворимой и полимерной ) форм кремния в листьях и соцветии капусты брокколи “Brassica oleracea var. Cymosa Duch”, стандарт – Тимьян “Thymus marschallian” 2,5 Si общий 2 1,5 Si органический 1 Si минеральный 0,5 Si полимерный 0 Тимьян (медок) Капуста капуста брокколи брокколи (листья) (соцветия) Сорта лука репчатого селекции ВНИИССОК Сигма Черный принц Альба Золотничок Таблица 7. Характеристика новых сортов лука селекции ВНИИССОК № Сорт п/п 1 2 3 4 5 Вегетац. период, дней Альба 110 Азелрос 97 Окраска сухих чешуй белая ярко-желтая Масса луковицы, г 60-90 80-120 Ранний 89 розовый Альвина 105 розовая 90-100 Черный 105 принц красно70-150 фиолетовая темно70-80 фиолетовая Индекс Лежкость Содержание формы луковиц аскорбиновой кислоты, мг% 1,02 средняя 10,91 0,97 очень 7,74 высокая 0,95 хорошая 8,80 0,6 высокая 0,97 хорошая 9,50 8,04 Фракционный состав полифенолов луковиц новых сортов репчатого лука (% на абс. сухую массу) № п/п 1 5 Сорт Альба Черный принц Общая сумма (ПФ) 3,32 4,60 Простые ПФ и фенолкарбоновые кислоты Простые ПФ Оксикор и ичные оксибензойн кислоты ые кислоты 0,34 0,12 0,39 0,15 Дифенилпропаноиды флавон Антоц оиды ианы лейкоантоцианы 2,33 2,04 0,17 1,22 Конденсированные и полимерные ПФ 0,53 0,63 Состав флавоноидов и антоцианов в луковицах новых сортов репчатого лука (% на абс. сухую массу) № п/п Сорт 1 Альба Черный принц 5 Флавоноиды кверцитин 3-Оглюкозид 2,33 2,30 2,04 1,92 Антоцианы цианидин 3-Оглюкозид 1,22 0,71 пеонидин -3-Оглюкозид 0,51 0,17 Лейкоантоцианы Лейкоциа Лейкопеон нидин идин 0,10 0,07 ВНИИССОК Сорта перца сладкого для открытого грунта Казачок Сластена Сорт 127 127 189 189 180 180 Стадия развития плода Фракционный состав полифенолов (ПФ) в образцах перца (% на абс. сухую массу). ТСП БСП ТСП БСП ТСП БСП Общая сумма ПФ 3,17 3,42 3,15 3,46 3,38 3,42 Простые ПФ и фенолкарбоновые кислоты Простые ПФ Фенили пропаноиды оксибензойны (оксикоричны е кислоты е кислоты и их эфиры) 0,34 0,09 0,51 0,04 0,35 0,09 0,51 0,07 0,51 0,05 0,53 0,05 Дифенилпро Конденсир паноиды ованные и флавоноиды полимерн ые ПФ 1,90 1,75 1,92 1,74 1,70 1,74 0,84 1,12 0,79 1,14 1,12 1,10 Влияние обогащения селеном плодов сладкого перца на антиоксидантную активность порошка антиоксидантная активность, в мг АК 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1 2 1-сладкий перец, 2селенобогащенный сладкий перец В результате проведенных исследований показан защитный профилактический эффект порошка перца сладкого и порошка перца обогащенного селеном. У мышей с перевивной опухолью карциномы Эрлиха отмечена приостановка роста опухоли. 2500 Масса опухоли, мг 2000 1500 1000 500 0 без перца (контроль) 600 г Se перца/кг м.т. 1000 г Se перца/кг м.т. Доза порошка Выделен источник высокого содержания ликопина сорт Чаровница красная. Созданы линии томата для открытого грунта с высоким содержанием сухого вещества, простых сахаров, ликопина и др. БАВ. Продвижение культуры томата и перца сладкого на север северные границы старых сортов северные границы новых сортов Свекла столовая Любава Морковь столовая Орган растения ∑ ФС Простые ФС и фенолкарбоновые кислоты (±0,05) Оксикоричные Флавон Конденсирокислоты и их оиды ванные и эфиры (±0,11) полимерные ФС (±0,11) Морковь 3,70 0,32 0,14 0,90 2,34 Свекла 3,46 0,43 0,10 0,34 2,59 Современные сорта и гибриды тыквы - Крокус F1 и Зорька, Улыбка, Премьера, содержащие до 25,0 мг% каротина, не имеют аналогов в мире. Общая зольность 9,50 Si (органический) 0,45 Si (растворимый) 0,25 Si (полимерный) 0,55 Сумма фенольных соединений 4,75 (ФС) Простые ФС и оксибензойные 0,35 кислоты Конденсированные ФС 3,14 Липиды 2,80 Белок (по Лоури) 16,50 Сумма свободных аминокислот 0,55 Сумма свободных сахаров 1,75 Общий пектин 3,90 Клетчатка 31,45 ВНИИССОК Антонник Петровский Настоящим прорывом в селекции является создание нового поколения сортов озимого чеснока, обладающих высокой зимостойкостью и лежкостью чеснока и характеризующихся высоким содержанием БАВ и АО (в т.ч. органогенного селена, витамина С и другими нутриентами). Наряду с селекцией традиционных овощных культур (капуста, лук, чеснок, морковь, тыква, перец, томат и др.) , проводится поиск новых растений, являющихся источником биологически активных веществ, их интродукция и селекция Интродукция играет важную роль в решении проблемы расширения ассортимента выращиваемых овощных культур. Благодаря интродукции открывается решение ряда важнейших проблем и направлений в селекции овощных растений: -расширение генетического разнообразия возделываемых овощных культур; -изыскание новых источников пищевого белка; -поиск растений для лечебного питания, например, овощных культур с повышенным содержанием БАВ, АО и микронутриентов, способствующих укреплению иммунной системы человека: -поиск растений, обладающих способностью в меньшей степени накапливать тяжелые металлы и радионуклиды в условиях экологического загрязнения окружающей среды, растений -фитосанитаров и т.д. Разрабатываются технологии возделывания новых культур и способов выделения биологически активных веществ и в итоге созданы новые сорта и гибриды и на их основе функциональные пищевые продукты и биологически активные добавки к пище, способствующие пищевой биобезопасности населения России. Созданный сорт стахиса Ракушка характеризуется повышенным содержанием стахиозы, селена, подтверждена его высокая эффективность при лечении бронхиальной астмы, сахарного диабета, язвы желудка, гипертонии, онкологических заболеваний. Стахис Ракушка Орган растения ∑ ФС Клубеньк 3,87 и Простые ФС и фенолкарбоновые кислоты (±0,05) Оксикоричные кислоты и их эфиры 0,55 0,11 Флавон Конденсиро оиды ванные и (±0,11) полимерные ФС (±0,11) 0,44 2,77 В процессе селекции в водяном крессе сорта Подмосковный более чем в 2 раза повышено содержание йода, аскорбиновой кислоты (витамина С) до 160-180 мг %, 4,2-7,6 мг % каротина, калия 439, кальция 139, железа 1,18 мг%. Амарант овощной сорт Валентина селекции ВНИИССОК Амарант (Amaranthus tricolor L.) сорт Валентина: Растение высотой 80-100 см., среднераннего срока созревания. Насыщенно красного цвета. Цветение наступает на 45-50 сутки. Листья богаты витаминами С, Е, каротином, минеральными веществами – калием, кальцием, фосфором, а также магнием, железом. Содержат ценные биологически активные соединения – пигменты бетацианины, а именно пигмент краснофиолетового цвета – амарантин. Сорт рекомендуется для использования в качестве салатной культуры, в кулинарии, а также как источник сырья для получения натурального пищевого красно-фиолетового красителя. Рис.1. Разделение ампликонов геномной ДНК Amaranthus spp. с микросателлитным праймером UBC 846 на приборе 2100 Bioanalyzer (Agilent). Сорта: 1 – Кизлярец, 2 – Крепыш, 3 – Зеленая сосулька, 4 – Сэм, 5 – Ультра (1), 6 – Валентина, 7 – Жемчужина, 8 – Рубин, 9 – Чародей, 10 – Прелюдия, 11 – Ультра(2); 12 – отрицательный контроль; L – стандарт длины фрагментов 3. Характеристика спектров ампликонов сортов Amaranthus spp., полученных с помощью RAPD и ISSR праймеров Для картирования геномов и выявления генов хозяйственно ценных признаков, идентификации и паспортизации сортов широко используются молекулярные методы Рис.2. Консенсусная RAPD+ISSR дендрограмма дендрограмма, отражающая степень генетического сходства/различия между сортами Amaranthus spp, полученная на основании 160 маркеров, сгенерированных праймерами OPA20, OPA16, OPA18, OPE-14, OPD-07 и OPB-03, UBC-846, ISSCR-4 и UBC 857. Значения Bootstrap указаны над соответствующей ветвью (%) Общая сумма фенольных соединений в листьях 5,47% Валентина Производственные посевы амаранта 80 70 60 50 40 30 20 10 0 100 80 60 40 20 на 1 сутки 0 на 1 сутки на 50 сутки на 50 сутки Размер частиц 1-10 мкм Размер частиц 1-10 мкм Размер частиц 10-25 мкм Размер частиц 10-25 мкм Размер частиц 25-40 мкм Размер частиц 25-40 мкм Рис. Изменение гранулометрического состава твердой фазы изделий с/без добавления красителя «Амфикра». По оси ординат объемная доля частиц твердой фазы изделий, % Таблица 15. Результаты исследования зефира по органолептическим показателям Наименование показателя Вкус и запах Цвет Консистенция Структура Форма Поверхность Характеристики Образец 1 выраженные, приятные, сладкий вкус, со специфическим привкусом амаранта, без посторонних запахов крем-брюле, однотонный Образец 2 выраженные, приятные, сладкий вкус, со слабым спиртовым привкусом крем-брюле, однотонный мягкая, легко поддающаяся слегка затяжистая разламыванию равномерная, мелкопористая, без равномерная, мелкопористая раковин куполообразная куполообразная, слегка подсевшая сухая, с нежной тонкокристаллической корочкой, без грубого затвердевания на боковых гранях и выделения сиропа сухая, с нежной тонкокристаллической корочкой, без грубого затвердевания на боковых гранях и выделения сиропа Продукция из амаранта На основе листовой биомассы амаранта сорта Валентина (селекции ВНИИССОК), создан полифункциональный продукт - биологически активная добавка к пище «Фиточай» Амарантил», в двух граммах продукта содержащая суточную дозу гидрооксикоричных кислот, биофлавоноидов, в том числе дигидрокверцетина, кверцетина и рутина - 60% от суточного потребления с пищей в составе суточного рациона. Показано, что биологически активная добавка к пище «Фиточай» Амарантил» выполняет защитные функции в организме человека, осуществляя комплексное воздействие на систему: организм человека - микрофлора желудочно-кишечного тракта, при этом происходит биохимическая коррекция дисбактериоза и укрепление иммунной системы, а также в качестве противоопухолевого средства, Оформлена и получена следующая научно-техническая документация, необходимая для открытия производства БАД к пище Фито-чай «Амарантил» 1. Получена разрешительная документация, выданная Минздравом РФ на производство биологически активной добавки к пище фито-чай «Амарантил» для реализации в специальных магазинах и аптеках. 2.Свидетельство о государственной регистрации № 77.99.23.ЗУ1873.3.06. 3. Санитарно-эпидемиологическое заключение на производство БАД № 50.31.02.000.М.00075.06.06. 4. Санитарно-эпидемиологическое заключение на соответствие требований в проектной документации гигиеническим требованиям безопасности № 77.99.03.003.Т.000364.03.06. 4000 3500 МАССА ОПУХОЛИ (мг) 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 6 8 10 14 17 ВРЕМЯ (сутки) КРО ЦФ ЦФ+ВЭА ВЭА Рис. Влияние водного экстракта амаранта (ВЭА) на рост лимфомы и противоопухолевую активность циклофосфамида (ЦФ). Концентрат поликомпонентный плодовый № 1 на основе экстракта листа амаранта сорта Валентина ТУ 9185-00334600-10 (состав концентрата: биологически активная добавка к пище «Фиточай «Амарантил», свежие ягоды черной смородины, вегетативная часть кустарника черной смородины, вода питьевая, сахарпесок). Концентрат Валентина - 5,48 мг.экв. галловой кислоты/г; 6,94 мг.экв. галловой кислоты/мл. Напиток Валентина из концентрата – 5,48 мг.экв. галловой кислоты/г * 25 г =137 мг.экв. галловой кислоты/л. Напиток Байкал (образец ГНУ ВНИИПБиВП Росельхозакадемии) натуральный, содержащий набор лекарственных трав – 150 мг.экв. галловой кислоты/л. Натуральный напиток, разработанный ГНУ ВНИИПБиВП Росельхозакадемии: напиток Исинди (1 мл) - 59 мг.экв. галловой кислоты/л. Напиток «Экстра-ситро» (1 мл) - 57 мг.экв. галловой кислоты/л. Якон Показана перспективность применения порошкообразного полуфабриката из корнеклубней якона, разработанного во ВНИИССОК, при производстве хлебобулочных изделий с высоким содержанием инулина, фруктозы, клетчатки и золы для функционального питания больных сахарным диабетом. Якон сорт Юдинка (Polymnia sonchifolia L.) Якон (Polymnia sonchifolia Poeppig et Endlicher) может служить источником фруктозы, потенциально являясь диетической пищей, содержащим в своих крупных, мясистых корневых клубнях комплекс малокалорийных полисахаридов. Сотрудниками ВНИИССОК выведен первый отечественный сорт якона Юдинка, который акклиматизирован в условиях России и внесен в Госреестр сортов РФ. Рис.3. Гранулированные листья якона. Рис. 4. Порошок из корневых клубней якона. Образцы белого хлеба: 1 - контроль; 2,3,4- с внесением полуфабриката якона соответственно 3,5; 7 и 10,5% от массы муки Разработаны технические условия на пюре Якона, содержащее следующие разделы: 1. Область применения 2. Нормативные ссылки 3. Технические требования 3.1. Основные показатели и характеристика 3.2. Требования к сырью 3.3. Маркировка 3.4. Упаковка 4. Правила приёмки 5. Методы контроля 6. Транспортирование и хранение. Разработана технология выделения водорастворимого пектина и протопектина из плодов дайкона и физалиса овощного с хорошими физико-химическими показателями: высокоэтерифицированный (до 70%), высокомолекулярный (35-40 кДа) и соответствует ГОСТ на пищевой пектин. Строение пектиновых полисахаридов подтверждено методами ИКС и ЯМР13 С. В целом по данной проблеме опубликовано более 400 работ, в том числе 25 книг и монографий, раскрывающих физиолого-биохимические основы интродукции и селекции овощных культур на повышенное содержание биологически активных веществ и антиоксидантов, получено 90 авторских свидетельств и патентов на изобретения, интродуцировано в отечественное растениеводство 40 новых овощных культур, на базе которых создано 90 сортов и гибридов. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ ! Ешьте больше овощей будете здоровы