Способ увеличения фенольных соединений в плодах земляники садовой Российский патент 2024 года по МПК A01G13/00 A01G7/00 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к получению плодов земляники садовой, обогащенных фенольными соединениями.

В условиях техногенного развития общества, ухудшения экологической ситуации, роста патологических состояний населения активизация процессов свободнорадикального окисления приводит к дисбалансу в системе «оксиданты - антиоксиданты», к усилению деструктивных процессов в организме и так называемому «окислительному стрессу». Окислительный стресс является важным патогенетическим фактором развития многих заболеваний (сердечно-сосудистых, онкологических заболеваний и др.) и патофизиологических процессов, что определяет актуальность поиска средств профилактики и терапии окислительного стресса - природных антиоксидантов [1]. Среди природных антиоксидантов в биологических системах важное место занимают эндогенные фенольные соединения. Прежде всего, это связано с тем, что они контролируют целостность и функциональную активность важнейших клеточных структур - мембран. Кроме того, фенольные антиоксиданты являются главными восстановителями гидроксидного радикала - наиболее реакционно-активного продукта перекисного окисления липидов [2].

Эндогенные фенольные соединения широко представлены в пищевой продукции растительного происхождения. Для взрослых уровни потребления фенольных соединений составляют: для гидроксибензойных кислот - 50 мг/сутки, гидроксикоричных кислот - 200 мг/сутки, флавонолов - 30 мг/сутки, флаванонов - 30 мг/сутки, флаван-3-олов - 200 мг/сутки, флавонов - 10 мг/сутки, антоцианинов - 50 мг/сутки, изофлавоноидов - 2 мг/сутки, конденсированных танинов - 200 мг/сутки, гидролизуемых танинов - 200 мг/сутки, стильбенов - 2 мг/сутки. Для детей 7-18 лет адекватные уровни потребления флавоноидов составляют от 150 до 250 мг/сутки, в том числе флаван-3-олов (катехинов) - от 50 до 100 мг/сутки [3].

Существует возможность коррекции дефицита фенольных антиоксидантов в организме с помощью пищевых продуктов питания, являющихся их носителями. К нутриентам, обогащенным фенольными антиоксидантами, относятся плоды земляники садовой [4, 5]. Земляника садовая - одна из ценнейших и популярных ягодных культур, широко культивируемых во всем мире. Плоды земляники отличаются высоким содержанием питательных веществ и фитохимических соединений, оказывающих положительное влияние на здоровье человека. В наибольшей мере фитохимические соединения в землянике представлены фенольными соединениями. Основным классом фенольных соединений являются флавоноиды, в большей степени антоцианы. Менее значительный вклад обеспечивают флаванолы и флавонолы, затем следуют гидролизуемые танины (эллаготанины и галлотанины) и фенольные кислоты (гидроксибензойные кислоты и гидроксикоричные кислоты), наиболее мелкие составляющие - конденсированные танины (проантоцианидины) [6, 7].

В качестве прототипа рассмотрены возможность обогащения плодов земляники фенольными антиоксидантами для восполнения их дефицита у населения с помощью методов селекции (создание новых сортов), хранения после сбора урожая и пищевой обработки сырья [8]. Однако указанные способы либо долгосрочны, либо трудозатратны, либо не позволяют использовать их в повседневном питании и увеличить биосинтез фенольных антиоксидантов в природных продуктах.

Увеличить содержание фенольных антиоксидантов в продуктах питания для обеспечения населения необходимым их количеством возможно с помощью биостимулятора - механокомпозита на основе шелухи риса и зеленого чая [9]. Этот подход положен в основу предлагаемого способа восполнения фенольных антиоксидантов в плодах земляники садовой. Употребление в пищу плодов земляники садовой, обогащенных фенольными соединениями, будет способствовать профилактике дефицита фенольных антиоксидантов у населения.

Предлагаемый способ обогащения плодов земляники садовой фенольными антиоксидантами предусматривает обработку растений путем корневого полива водной суспензией механокомпозита на основе шелухи риса и зеленого чая с концентрацией 0,3 г/л в фазы начала отрастания листьев, бутонизации - начала цветения и после плодоношения в условиях открытого грунта. Данный способ позволяет повысить природное содержание фенольных соединений.

В составе фенольных соединений водно-этанольных экстрактов свежих плодов земляники садовой сорта Солнечная полянка методом высокоэффективной жидкостной хроматографии идентифицированы галловая, хлорогеновая, п-гидроксибензойная, кофейная, ванилиновая, сиреневая, феруловая, эллаговая кислоты, (+)-катехин, эпигаллокатехин галлат, рутинозид кемпферола, а также обнаружены неидентифицированные производные эллаговой кислоты и таксифолина (таблица 1, чертеж).

Таблица 1. Состав фенольных соединений экстрактов из свежих плодов растений земляники садовой сорта Солнечная полянка под действием механокомпозита на основе шелухи риса и зеленого чая

Пик Время удерживания (tr), мин Спектральная характеристика, λmax, нм Вещество 1 2,4 216, 272 галловая кислота 2 5,3 204, 230п, 280 (+)- катехин 3 6,7 254 п-гидроксибензойная кислота 4 6,9 217, 242, 325 хлорогеновая кислота 5 7,7 204, 230п, 280 эпигаллокатехин галлат 6 8,7 218, 240, 298п, 324 кофейная кислота 7 9,4 260, 290 ванилиновая кислота 8 9,7 220, 270 сиреневая кислота 9 10,8 226, 310 п-кумаровая кислота 10 11,2 230, 276 производное эллаговой кислоты 2 11 12,4 254, 362 производное эллаговой кислоты 3 12 13,8 292 таксифолин-О-пентазид 1 13 15,0 292 таксифолин-О-пентазид 2 14 15,4 292 таксифолин-О-пентазид 3 15 16,3 254, 360 производное эллаговой кислоты 4 16 16,8 254, 360 производное эллаговой кислоты 5 17 17,7 254, 367 эллаговая кислота 18 19,2 265, 356 рутинозид кемпферола

При оценке изменения содержания индивидуальных веществ из групп гидроксибензойные кислоты данный способ увеличивал содержание галловой кислоты - в 1,5 раза в зеленых и 1,4 раза красных плодах земляники садовой, ванилиновой кислоты - в 1,2 раза в зеленых и 2,0 раза в красных плодах. В группе гидроксикоричные кислоты при обработке механокомпозитом увеличивалось содержание хлорогеновой кислоты - в 1,3 раза в красных плодах, кофейной кислоты - в 1,2 раза в зеленых плодах, п-кумаровой кислоты - в 3,4 раза в зеленых плодах. В группе катехины способ увеличивал содержание эпигаллокатехин галлата - в 1,5 раза в зеленых и 1,9 раза в красных плодах, (+)- катехина - в 1,3 раза в зеленых и 2,1 раза в красных плодах; в группе эллаговой кислоты и ее дериватов увеличивал содержание производной эллаговой кислоты 2 - в 3,1 раза в зеленых плодах, производной эллаговой кислоты 3 - в 1,2 раза в красных плодах, производной эллаговой кислоты 4 - в 1,2 раза в зеленых и красных плодах, производной эллаговой кислоты 5 - в 1,5 раза в зеленых плодах, эллаговой кислоты - в 1,4 раза в зеленых плодах. Вещества из группы гликозиды флавоноидов повышают свое содержание при данном способе: таксифолин-О-пентазид 1 и таксифолин-О-пентазид 2 - в 2,2 раза в зеленых и 1,4 раза в красных плодах, рутинозида кемпферола - в 1,4 раза в зеленых и 1,2 раза красных плодах (таблица 2).

Таблица 2. Влияние механокомпозита на основе шелухи риса и зеленого чая на содержание фенольных соединений (мг/100 г сырого веса) в зеленых и красных свежих плодах земляники садовой сорта Солнечная полянка в условиях открытого грунта

Номер вещества Зеленые плоды Красные плоды 0,0 мг/л МК 0,3 мг/л МК 0,0 мг/л МК 0,3 мг/л МК Гидроксибензойные кислоты 1 7,70±0,36 a 11,44±0,50 b 8,55±0,45 a 11,90±0,42 b 3 0,93±0,04а 0,86±0,03 a 1,65±0,07 а 1,72±0,06 a 7 4,02±0,16 а 4,88±0,18 b 3,73±0,16 а 7,55±0,30 b 8 0,87±0,04 а 0,88±0,04 a 1,44±0,06 а 1,32±0,06 а Сумма 13,52±0,16 а 18,07±0,58 b 15,37±0,48 а 22,50±0,64 b Гидроксикоричные кислоты 4 2,82±0,11 а 3,11±0,13 a 2,00±0,08 а 2,54±0,09 b 6 2,02±0,07 а 2,44±0,08 b 3,66±0,16 а 3,90±0,15 а 9 0,38±0,01 а 1,31±0,05 b 12,88±0,52 а 13,10±0,56 a Сумма 5,22±0,13 а 6,86±0,17 а 18,54±0,45 а 19,54±0,57 а Катехины 2 1,17±0,05 а 1,76±0,07 b 0,53±0,02 а 1,02±0,04 b 5 2,14±0,08 а 2,87±0,10 b 0,99±0,04 а 2,05±0,07 b Сумма 3,31±0,05 а 4,63±0,16 b 1,52±0,03 а 3,07±0,04 b Эллаговая кислота и ее производные 10 0,46±0,02 а 1,44±0,06 b 0,85±0,03 b 0,73±0,03 а 11 1,18±0,06 а 1,50±0,33 a 2,17±0,09 а 2,51±0,10 b 15 4,21±0,20 а 4,89±0,16 b 4,89±0,21 а 5,68±0,14 b 16 3,16±0,15 а 4,66±0,20 b 2,75±0,09 b 2,21±0,08 а 17 4,94±0,21 а 7,06±0,30 b 6,61±0,13 b 4,72±0,18 а Сумма 13,95±0,43 а 19,55±0,58 b 17,28±0,45 b 15,84±0,35 а Гликозиды флавоноидов 12 0,60±0,02 а 1,29±0,05 b 3,66±0,15 а 3,96±0,17 а 13 0,37±0,02 а 0,83±0,03 b 0,45±0,02 а 0,64±0,02 b 14 н.о. н.о. 0,45±0,02 а 0,45±0,02 а 18 1,88±0,09 а 2,61±0,10 b 4,79±0,18 а 5,54±0,24 b Сумма 2,85±0,07 а 4,74±0,10 b 9,35±0,28 а 10,60±0,06 b Всего 38,88±0,38 а 53,85±1,32 b 62,05±0,77 а 71,55±1,13 b

Примечание. МК - механокомпозит на основе шелухи риса и зеленого чая. Данные представлены в виде M±m. Средние значения в строках для каждой группы фенольных соединений и плодов по степени зрелости, за которыми следуют одинаковые буквы, не имеют значимого отличия друг от друга в соответствии с тестом Дункана. Значения достоверны при P<0.05.

При данном способе обогащения плодов фенольными антиоксидантами водной суспензией поливают растения под корень. Полив необходимо проводить рано утром, в вечернее время или днем в пасмурную, но не дождливую погоду. Для обогащения применяют нужную концентрацию суспензии и учитывают сроки проведения обработки. Норма расхода рабочей суспензии составила 17,4 л/м².

Указанный способ обогащения предлагается применять в условиях открытого грунта. Становится возможным повысить содержание фенольных соединений в 1,4 раза в зеленых и 1,2 раза красных плодах земляники садовой сорта Солнечная полянка.

Источники информации

1. Меньщикова Е.Б. Фенольные антиоксиданты в биологии и медицине. Строение, свойства, механизмы действия / Е.Б. Меньщикова, В.З. Ланкин, Н.В. Кандалинцева. - LAP LAMBERT: Academic Publishing, 2012. - 488 c.

2. Барабой В.А. Перекисное окисление и стресс / В.А. Барабой, И.И. Брехман, В.Г. Голотин, Ю.Б. Кудряшов. - СПб.: Наука, 1992. - 148 c.

3. Методические рекомендации MP 2.3.1.0253-21 "Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации" (утв. Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 22 июля 2021 г.).

4. Hidalgo G.-I. Red fruits: extraction of antioxidants, phenolic content, and radical scavenging determination: a review/ G.-I. Hidalgo, M.P. Almajano // Antioxidants. 2017, Vol. 6, No 1: 7. https://doi.org/10.3390/antiox6010007

5. Olas B. Berry phenolic antioxidants - implications for human health? / B. Olas // Frontiers in pharmacology. 2018, Vol. 9: 78. https://doi.org/10.3389/fphar.2018.00078

6. Aaby K. Characterization of phenolic compounds in strawberry (Fragaria х ananassa) fruits by different HPLC detectors and contribution of individual compounds to total antioxidant capacity / K. Aaby, D. Ekeberg, G. Skrede // Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2007, Vol. 55, No 11, P. 4395-4406. https://doi.org/10.1021/jf0702592

7. Giampieri F. The healthy effects of strawberry bioactive compounds on molecular pathways related to chronic diseases / F. Giampieri, T.Y. Forbes-Hernandez, M. Gasparrini, S. Afrin, D. Cianciosi, P. Reboredo-Rodriguez, A. Varela-Lopez, J.L. Quiles, B. Mezzetti, M. Battino // Annals of the New York Academy of Sciences. 2017, Vol. 1398, No 1, P. 62-71. https://doi.org/10.1111/nyas.13373

8. Kim Y.J. Antioxidant profile, antioxidant activity, and physicochemical characteristics of strawberries from different cultivars and harvest locations / Y.J. Kim, Y. Shin // Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry. 2015, Vol. 58, P. 587-595. https://doi.org/10.1007/s13765-015-0085-z

9. Патент РФ №2438344, кл. А23K 1/00, А23K 1/16, опубл. 10.01.2012 г.

Изобретение относится к пищевой промышленности. Предложен способ обогащения фенольными соединениями плодов земляники садовой, предназначенных для профилактики дефицита фенольных антиоксидантов. Проводят обработку растений в фазы начала отрастания листьев, бутонизации – начала цветения и после плодоношения путем полива растений под корень рано утром, в вечернее время или днем в пасмурную, но не дождливую погоду водной суспензией механокомпозита на основе шелухи риса и зеленого чая с концентрацией 0,3 г/л. Изобретение позволяет повысить содержание фенольных соединений в красных плодах земляники садовой. 1 ил., 2 табл.

Способ обогащения фенольными соединениями плодов земляники садовой, предназначенных для профилактики дефицита фенольных антиоксидантов, характеризующийся тем, что проводят обработку растений в фазы начала отрастания листьев, бутонизации – начала цветения и после плодоношения путем полива растений под корень рано утром, в вечернее время или днем в пасмурную, но не дождливую погоду водной суспензией механокомпозита на основе шелухи риса и зеленого чая с концентрацией 0,3 г/л.