Influence of natural conditions of southern Dagestan on formation of food substances in fruits of Golden Delises apples

The results of studying the amino acid composition, macroand microelements, vitamins and other food substances in Golden Delicious apples grown in terroirs located at various altitudes above sea level in the south of Dagestan are presented in order to determine cultivation sites with natural conditions contributing to the greatest accumulation of these valuable components in fruits. The elemental composition of apples was studied using flame and atomic absorption photometry, mass concentrations of amino acids by HPLC methods, the content of sugars, titrated acids, pectins and vitamin C – titrimetrically, phenols and vitamin P colorimetrically. It was found that natural factors of the fruit zone located on the plain cause a high concentration of sugars in Golden Delicious apples – 11,3 %, soluble dry substances – 14,9 % and minerals: potassium (135.5 mg%), calcium (19.0 mg%), sodium (25.6 mg%), magnesium (12.6 mg%) and iodine (2.4 μg%), and the climatic conditions of the foothills are favorable for the synthesis of titrated acids (0,51%), vitamins C (6,8 mg %) and P (63,1 mg %), phenolic (362,1 mg %) and pectin substances (0,83 %), as well as iron, zinc and copper. The difference in the formation of minerals in apples, depending on natural conditions and the altitude gradient of the place of growth, was: for potassium – 7,2; sodium –   8,2; calcium – 9,5; magnesium – 9,4; iron – 10,9; copper – 10,2; zinc – 9,3, iodine – 8,3 %. The total amount of amino acids in apples, depending on the culture site, ranged from 683,2 to 696,9 mg/dm3. In fruits from the foothills, the total mass concentrations of replaceable and essential amino acids were 1,3 and 5,9% higher, respectively, than in apples grown on the plain. The results of the study can be taken into account in the rational use of agroecological resources of fruit zones that differ in soil-climatic conditions and altitude gradient, as well as to reveal the biological potential of the Golden Delicious apple variety.

1. Тутельян В. А., Никитюк Д. Б., Хотимченко С. А. Нормативная база оценки качества и безопасности пищи. Russian Journal of Rehabilitation Medicine. 2017;2:74-120.

2. Акимов М. Ю., Бессонов В. В., Коденцова В. М., Эллер К. И. и др. Биологическая ценность плодов и ягод российского производства. Вопросы питания. 2020;89(4):220-232. DOI: https://doi.org/10.24411/0042-8833-2020-10055.

3. Papadaki A., Sanchez-Villegas A., Sánchez-Tainta A. Fruits and vegetables. The Prevention of Cardiovascular Disease through the Mediterranean Diet. London: Academic Press, 2018, 101-109. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-811259-5.00006-8.

4. Dickerson R.N. Metabolic support challenges with obesity during critical illness. Nutrition. 2019;57:2431. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nut.2018.05.008.

5. Павел А. Р., Макаркина М. А. Формирование некоторых компонентов химического состава плодов яблони под влиянием факторов среды. Вестник аграрной науки. 2020;6(87):18-24. DOI: https://doi.org/10.24411/0042-8833-2020-10055.

6. Гусейнова Б. М. Особенности формирования аминокислотного и минерального комплекса в плодах дикоросов в экологических условиях Дагестана. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015;17(5):111-115.

7. Ашурбекова Ф. А., Гусейнова Б. М., Даудова Т. И. Химический состав винограда, культивируемого в районах виноградарства Дагестана, отличающихся почвенно-климатическими условиями. Достижения науки и техники АПК. 2020;34(3):17–21. DOI: https://doi.org/10.24411/0235-2451-2020-10303.

8. Гусейнова Б. М., Асабутаев И. Х., Даудова Т. И. Оценка макро- и микронутриентного состава сортов абрикоса, перспективных для выращивания в различных почвенно-климатических условиях Дагестана [Электронный ресурс]. Плодоводство и виноградарство Юга России. 2021;67(1):113-133. URL: http://journalkubansad.ru/pdf/21/01/09.pdf (дата обращения: 7.04.2022).

9. Sarkar P., Thirumurugan K. Modulatory functions of bioactive fruits, vegetables and spices in adipogenesis and angiogenesis. J. Funct. Foods. 2019;53:318-336. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jff.2018.12.036.

10. Иванов А. Л. Глобальное изменение климата и его влияние на сельское хозяйство России. Земледелие. 2009;1:3-5.

11. Сиротенко О. Д., Клещенко А. Д., Павлова В. Н., Абашина Е. В., Семендяев А. К. Мониторинг изменений климата и оценка последствий глобального потепления для сельского хозяйства. Агрофизика. 2011;3:31-39.

12. Шкиперова Г. Т., Дружнин П. В. Оценка влияния климатических изменений на экономику российских регионов. Национальные интересы: приоритеты и безопасность. 2014;34(271):43-50.

13. Wojdyło A., Oszmia ´nski J., Laskowski P. Polyphenolic compounds and antioxidant activity of new and old apple varieties. J. Agric. Food Chem. 2008;56(15):6520–6530. https://doi.org/10.1021/jf800510j

14. Liaudanskas M., Viškelis P., Jakštas V., Raudonis R., Kviklys D., Milašius A., Janulis V. Application of an optimized HPLC method for the detection of various phenolic compounds in apples from Lithuanian cultivars. J. Chem. 2014:1–10. https://doi.org/10.1155/2014/542121.

15. Cai-Ning Zhao, Xiao Meng, Ya Li, Sha Li, Qing Liu, Guo-Yi Tang and Hua-Bin Li. Fruits for Prevention and Treatment of Cardiovascular Diseases. Nutrients. 2017;9(6):598-628. https://doi.org/10.3390/nu9060598.

16. Athanasios Koutsos, Kieran M. Tuohy, Julie A. Lovegrove. Apples and Cardiovascular Health – Is the Gut Microbiota a Core Consideration? Nutrients. 2015;7: 3959-3998. https://doi:10.3390/nu7063959.

17. Hodgson J. M., Prince R. L., Woodman R. J. at al. Apple intake is inversely associated with all-cause and disease-specific mortality in elderly women. Br. J. Nutr. 2016;115:860–867.

18. Orsavová J., Hlaváčová I., Mlček J., Snopek L., Mišurcová L. Contribution of phenolic compounds, ascorbic acid and vitamin E to antioxidant activity of currant (Ribes L.) and gooseberry (Ribes uva-crispa L.) fruits. Food Chem. 2019;284:323-333. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.01.072.

19. Ермаков А. И., Арасимович В. В., Ярош Н. П. и др. Методы биохимического исследования растений. Л.: Агропромиздат, 1987, 430 с.

20. Стоянова Л. А., Верхивкер Я. Г., Стоянова С. Изменение состава фенольных и пектиновых веществ при комплексной переработке фруктового сырья. Пищевая промышленность. 2005;3:44–45.

21. Барашкин Д. А., Зайко Г. М., Бердина А. Н. Комплексная переработка яблок на сок функционального питания. Известия вузов. Пищевая Технология. 2005;1:49-51.

22. Симонян А. В., Саламатов А. А., Аванесян A. A. Комплексная переработка промышленных отходов яблок. Фармация. 2007;6:32-34.

23. Баламирзоев М. А., Мирзоев Э. М-Р., Аджиев А. М., Муфараджев К. Г. Почвы Дагестана. Экологические аспекты их рационального использования. Махачкала: Дагестанское книжное издательство, 2008, 336 с.

24. Плешков Б. П. Биохимия сельскохозяйственных растений. М: Колос, 1980, 495 с.

25. Третьяков Н. Н., Кошкин Е. И., Макрушин Н. М. и др. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений. М.: Колос, 2005, 675 с.

26. Кудряшева А. А., Преснякова О. П. Медико-биологические особенности натуральных пищевых аминокислот. Пищевая промышленность. 2014;3:68–73.

27. Sharma S. S., Dietz K. J. The significance of amino acids and amino acid-derived molecules in plant responses and adaptation to heavy metal stress. Journal of experimental botany. 2006;57(4):711-726.

28. Sobrino-Plata J. et al. Glutathione is a key antioxidant metabolite to cope with mercury and cadmium stress. Plant and soil. 2014;377(1-2):369–381.