Влияние содержания биологически активных фенольных соединений в плодах Malus Mill. на показатели их качества

В статье представлены результаты аналитического обзора российских и зарубежных литературных источников, посвящённых изучению влияния состава и функций фенольных соединений в плодах яблони на показатели их качества (внешний вид, плотность мякоти, питательную ценность). Исследования биохимического состава плодов яблони в настоящее время являются актуальными и проводятся для углублённого изучения сортимента плодовых культур и оценки его потенциального применения в селекции на увеличение содержания биологически активных соединений. Подтверждена перспективность поиска растений, накапливающих в тканях фенольные соединения, обладающих защитной антиоксидантной функцией и питательной ценностью. Рассмотрен вопрос роли накопления, динамики содержания отдельных соединений фенольной природы и общего содержания фенольных соединений в различных метаболических процессах, обусловливающих свойства плодов яблони. Анализ результатов тематических научных работ по изменению состава и содержания соединений фенольной природы позволит провести целенаправленные исследования, ведущие к использованию плодов в качестве потенциального источника фенольных соединений, а также выделить источники накопления биологически активных веществ для практического использования в селекции. Создание новых сортов яблони необходимо для получения полезных вторичных метаболитов фенольной природы, содержащихся в плодах, при этом спектр использования плодов включает и получение продуктов переработки. Целесообразность проведения селекционной работы, направленной на увеличение содержания фенольных соединений в плодах подтверждается рядом новейших публикаций российских и зарубежных учёных.

1. Costa F., Cappellin L., Longhi S., Guerra W., Magnago P., Porro D. Assessment of apple (Malus×domestica Borkh.) fruit texture by a combined acoustic–mechanical profiling strategy. Postharvest Biology and Technology. 2011;61:21-28.

2. Costa F., Cappellin L., Fontanari M., Longhi S., Guerra W., Magnago P. Texture dynamics during postharvest cold storage ripening in apple (Malus×domestica Borkh.). Postharvest Biology and Technology. 2012;69:54-63. DOI: 10.1016/j.postharvbio.2012.03.003.

3. Francini A., Sebastiani L. Phenolic compounds in Apple (Malus×domestica Borkh.): Compounds characterization and stability during postharvest and after processing. Antioxidants (Basel). 2013;2(3):181-193. DOI: 10.3390/antiox2030181.

4. Liaudanskas M., Viškelis P., Raudonis R., Kviklys D., Uselis N., Janulis V. Phenolic Composition and Antioxidant Activity of Malus domestica Leaves. Scientific World Journal, 2014;11:306217. DOI: 10.1155/2014/306217.

5. Aprikian O., Duclos V., Guyot S., Besson C., Manach C., Bernalier A. Apple pectin and a polyphenol-rich apple concentrate are more effective together than separately on cecal fermentations and plasma lipids in rats. The American Journal of Clinical Nutrition. 2003;133:1860-1865. DOI: 10.1093/jn/133.6.1860.

6. Manach C., Scalbert A., Morand C., Rémésy C., Jiménez L. Polyphenols: Food sources and bioavailability. The American Journal of Clinical Nutrition. 2004;79:727-747. DOI: 10.1093/ajcn/79.5.727.

7. Visioli F., De La Lastra C. A., Andres-Lacueva C., Aviram M., Calhau C., Cassano A. Polyphenols and human health: A prospectus. Critical Review in Food Science and Nutrition. 2011;51:524-546. DOI: 10.1080/10408391003698677.

8. Седов Е. Н., Макаркина М. А., Серова З. М. Целебные сорта яблони (популяризация селекционных достижений). Аграрная наука. 2019;7-8:57-59. DOI: 10.32634/0869-8155-2019-330-7-57-59.

9. Акимов М. Ю., Макаров В. Н., Жбанова Е. В. Роль плодов и ягод в обеспечении человека жизненно важными биологически активными веществами. Достижения науки и техники АПК. 2019;33(2):56-60. DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10214.

10. Макаркина М. А., Седов Е. Н. Методы селекции на улучшение биохимического состава плодов. Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2023;1:48-52. URL: https://www.vestnik-rsn.ru/vrsn/article/view/1073

11. Седов Е. Н., Янчук Т. В., Корнеева С. А., Макаркина М. А. Создание российских адаптивных сортов яблони (Malus×domestica Borkh.) ВНИИСПК – смена задач и развитие методов селекции (обзор). Сельскохозяйственная биология. 2022;57(5):897-910.

12. Макарова Н. В., Валиулина Д. Ф., Азаров О. И., Кузнецов A. A. Сравнительные исследования содержания фенольных соединений, флавоноидов и антиоксидантной активности яблок разных сортов. Химия растительного сырья. 2018;2:115-122. DOI: 10.14258/jcprm.2018022205.

13. Serrano M., Daz-Mula H. D., Valero D. Antioxidant compounds in fruits and vegetables and changes during postharvest storage and processing. Stewart Postharvest Review. 2011;7:1-10. DOI: 10.2212/spr.2011.1.1.

14. Vrhovsek U., Rigo A., Tonon D., Mattivi F. Quantitation of polyphenols in different apple varieties. J. Agric. Food Chem. 2004;52:6532-6538. DOI: 10.1021/jf049317z.

15. Cuthbertson D., Andrews P. K., Reganold J. P., Davies N. M., Lange B. M. Utility of metabolomics toward assessing the metabolic basis of quality traits in apple fruit with an emphasis on antioxidants. Journal of Agriculture and Food Chemistry. 2012;60:8552-8560.

16. Awad M. A., De Jager A., Van Westing L. M. Flavonoid and chlorogenic acid levels in apple fruit: characterisation of variation. Science Horticularae. 2000;83:249-263. DOI: 10.1016/S0304-4238(99)00124-7.

17. Treutter D. Biosynthesis of phenolic compounds and its regulation in apple. Plant Growth Regulation. 2001;34:71-89. DOI: 10.1023/A:1013378702940.

18. Volz R. K., Mc Ghie T. K. Genetic variability in apple fruit polyphenol composition in Malus×domestica and Malus sieversii germplasm grown in New Zealand. Journal of. Agriculture and Food Chemistry. 2011;59:11509-11521. DOI: 10.1021/jf202680h.

19. Solovchenko A., Schmitz-Eiberger M. Significance of skin flavonoids for UV-B-protection in apple fruits. Journal of. Experimental. Botany. 2003;54:1977-1984. DOI: 10.1093/jxb/erg199.

20. Merzlyak M. N., Solovchenko A. E., Smagin A. I., Gitelson A. A. Apple flavonols during fruit adaptation to solar radiation: Spectral features and technique for non-destructive assessment. Journal of Plant Physiology. 2005;162:151-160. DOI: 10.1016/j.jplph.2004.07.002.

21. Chen W., Zhang, M. Zhang G., Li F.P. Differential regulation of anthocyanin synthesis in apple peel under different sunlight intensities. International Journal of Molecular Science. 2019;20(23):6060. DOI: 10.3390/ijms20236060

22. Juan R. M., Zhang L. A. B., Zhang X., Jiang Y., Yang Z. Z. Expression profiling of several gene families involved in anthocyanin biosynthesis in apple (Malus domestica Borkh.) Skin During Fruit Development. Journal of Plant Growth Regulation. 2016;35(2). DOI: 10.1007/s00344-015-9552-3.

23. Treutter D. Managing Phenol Contents in Crop Plants by Phytochemical Farming and Breeding-Visions. International Journal of Molecular Science. 2010;11(3):807-857. DOI: 10.3390/ijms11030807.

24. Torres C. A., Azocar C., Ramos P., Pérez-Díaz R., Sepulveda G., Moya-León M. A. Photooxidative stress activates a complex multigenic response integrating the phenylpropanoid pathway and ethylene, leading to lignin accumulation in apple (Malus domestica Borkh.) fruit. Horticulture Research. 2020;7:22. DOI: 10.1038/s41438-020-0244-1.

25. Shi C.-H., Wang X.-Q., Xu J.-F., Zhang Y.-X., Qi B., Jun L. Dissecting the molecular mechanism of russeting in sand pear (Pyrus pyrifolia Nakai) by metabolomics, transcriptomics, and proteomics. The Plant Journal. 2021;108:1644-1661. DOI: 10.1111/tpj.15532.

26. Wang Z., Liu S., Huo W., Chen M., Zhang Y., Jiang S. Transcriptome and metabolome analyses reveal phenotype formation differences between russet and non-russet apples. Frontiers in Plant Science. 2022;13:1057226. DOI: 10.3389/fpls.2022.1057226.

27. Lashbrooke J., Aharoni A., Costa F. Genome investigation suggests MdSHN3, an APETALA-2 domain transcription factor gene, to be a positive regulator of apple fruit cuticle formation and an inhibitor of russet development. Journal of Experimental Botany. 2015;66:6579-6589. DOI: 10.1093/jxb/erv366.

28. Falginella L., Cipriani G., Monte C., Gregori R., Testolin R., Velasco R. A major QTL controlling apple skin russeting maps on the linkage group 12 of Renetta Grigia di Torriana. BMC Plant Biology, 2015, 15. DOI: 10.1186/s12870-015-0507-4.

29. Gutierrez B. L., Zhong G.-Y., Brown S. K. Increased phloridzin content associated with russeting in apple (Malus domestica (Suckow) Borkh.) fruit, Genet. Resources and Crop Evolution. 2018;65:2135-3149. DOI: 10.1007/s10722-018-0679-5.

30. Lattanzio V. Bioactive polyphenols: Their role in quality and storability of fruit and vegetables. Journal of Applied Botany. 2003;77:128-146.

31. Hagen S. F., Borge G. I. A, Bengtsson G. B., Bilger W., Berge A., Haffner K., Solhaug K. A. Phenolic contents and other health and sensory related properties of apple fruit (Malus domestica Borkh., cv. Aroma): Effect of postharvest UV-B irradiation. Postharvest Biology and Technology. 2007;45:1-10. DOI: 10.1016/j.postharvbio.2007.02.002.

32. Kschonsek J., Wolfram T., Stöckl A., Böhm V. Polyphenolic compounds analysis of old and new apple cultivars and contribution of polyphenolic profile to the in vitro antioxidant capacity. Antioxidants. 2018;7:20. DOI: 10.3390/antiox7010020.

33. Poupard P., Sanoner P., Baron A., Renard C., Guyot S. Characterization of procyanidin B2 oxidation products in an apple juice model solution and confirmation of their presence in apple juice by high-performance liquid chromatography coupled to electrospray ion trap mass spectrometry. Journal of Mass Spectrometry. 2011;46(11):1186-1197. DOI: 10.1002/jms.2007.

34. Balasundram N., Sundram K., Samman S. Phenolic compounds in plants and agri-industrial by-products: Antioxidant activity, occurrence, and potential uses. Food Chemistry. 2005;99:191-203. DOI: 10.1016/j.foodchem.2005.07.042.

35. Kahle K., Kraus M., Richling E. Polyphenol profiles of apple juices, Molecular. Nutrition and. Food Research. 2005;49:797-806. DOI: 10.1002/mnfr.200500064.

36. Bitsch R., Netzel M., Carlé E., Strass G., Kesenheimer B., Herbst M., Bitsch I. Bioavailability of antioxidative compounds from brettacher apple juice in humans. Innovative Food Science and Emering Technology. 2000;1:245-249.

37. Chinnici F., Bendini A., Gaiani A., Riponi C. Radical scavenging activities of peels and pulps from cv. Golden Delicious apples as related to their phenolic composition. Journal of Agriculture and Food Chemistry. 2004;52:4684-4689. DOI: 10.1021/jf049770a.

38. Макарова Н. В., Валиулина Д. Ф., Бахарева В. В,. Азаров О. И. Антиоксидантная активность яблок в зависимости от года урожая. Пищевая промышленность. 2012;4:60-62.

39. Alonso-Salces R. M., Herrero C., Barranco A., Berrueta L. A., Gallo B., Vicente F. Classification of apple fruits according to their maturity state by the pattern recognition analysis of their polyphenolic compositions. Food Chemistry. 2005;93:113-123. DOI: 10.1016/j.foodchem.2004.10.013.

40. Макаркина М. А., Соколова С. Е., Галашева А. М., Красова Н. Г. Фенольные соединения в плодах и коре побегов яблони. Научно-методический электронный журнал «Концепт». 2013;3:156-160. URL: http://e-koncept.ru/2013/53033.htm.

41. Седов Е. Н., Макаркина М. А., Серова З. М. Целебные сорта яблони (популяризация селекционных достижений). Аграрная наука. 2019;7-8:57-59. DOI: 10.32634/0869-8155-2019-330-7-57-59.

42. Макарова Н. В., Валиулина Д. Ф., Бахарев В. В. Использование летних сортов яблок в качестве антиоксидантов. Техника и технология пищевых производств. 2012;2(25):70-75.

43. Макарова Н. В., Валиулина Д. Ф., Бахарев В. В., Азаров О. И. Исследование антиоксидантной активности осенних сортов яблок. Пищевая промышленность. 2012;4:60-62.

44. Макарова Н. В., Валиулина Д. Ф., Бахарев В. В. Антиокислительные свойства и химический состав зимних сортов яблок. Известия высших учебных заведений. 2012;5-6:26-29.

45. Busatto N., Matsumoto D., Tadiello A., Vrhovsek U., Costa F. Multifaceted analyses disclose the role of fruit size and skin-russeting in the accumulation pattern of phenolic compounds in apple. PLoS One. 2019;14(7):e0219354. DOI: 10.1371/journal.pone.0219354.

46. Busatto N., Farneti B., Commisso M., Bianconi M., Iadarola B., Zago E. Apple fruit superficial scald resistance mediated by ethylene inhibiton is associated with diverse metabolic processes. Plant Journal. 2018, 93. DOI: 10.1111/tpj.13774.

47. Hellens R. P., Putterill J., Stevenson D. E., Kutty-Amma S., Allan A. C. Red colouration in apple fruit is due to the activity of the MYB transcription factor, MdMYB10. Plant Journal. 2007;49:414-427. DOI: 10.1111/j.1365-313X.2006.02964.x.

48. Brendolise R. V., Chagne C., Kutty-Amma D., Green S., Volz R. Multiple repeats of a promoter segment causes transcription factor autoregulation in red apples. The Plant Cell. 2009;21:168-183 DOI: 10.1105/tpc.108.059329.

49. Espley R.V., Bovy A., Bava C., Jaeger S. R., Tomes S., Norling C. Analysis of genetically modified red-fleshed apples reveals effects on growth and consumer attributes. Plant Biotechnology, J. 2013;11:408-419. DOI: 10.1111/pbi.12017.

50. Kay C. D. Aspects of anthocyanin absorption, metabolism and pharmacokinetics in humans. Nutrition Research Review. 2006;9,137-146. DOI: 10.1079/NRR2005116.

51. McGhie T. K., Walton M. C. The bioavailability and adsorption of anthocyanins: towards a better understanding. Molecular Nutrition and Food Research. 2007;51:702-713. DOI: 10.1002/mnfr.200700092.

52. Matsuoka K. Anthocyanins in apple fruit and their regulation for health benefits, Anthocyanins – novel antioxidants in human health and diseases prevention: National Agriculture and Food Research Organization, 2019. DOI: 10.5772/intechopen.85257.

53. Wang N., Jiang S., Zhang Z., Fang H., Xu H., Wang Y. Malus sieversii: the origin, flavonoid synthesis mechanism, and breeding of red-skinned and red-fl eshed apples. Horticulare Research. 2018;5:70. DOI: 10.1038/s41438-018-0084-4.

54. Yuste S., Ludwig I. A., Romero M.-P., Piñol-Felis C., Catalán Ú., Pedret A., Valls R. M., Fernández-Castillejo S., Motilva M. J., Macià A., Rubió L. Metabolic Fate and Cardiometabolic Eff ects of Phenolic Compounds from Red-Fleshed Apple in Hypercholesterolemic Rats: A Comparative Study with Common White-Fleshed Apple. The AppleCOR Study, Molecules. 2020;25(8):1968. DOI: 10.3390/molecules25081968.

55. Sut S., Zengin G., Maggi F., Malagoli M., Dall’Acqua S..Triterpene acid and phenolics from ancient apples of Friuli Venezia Giulia as nutraceutical ingredients: LC-MS study and in vitro activities. Journal of Food Science. 2021;86(9):4209-4222. DOI: 10.1111/1750-3841.15863.

56. Wandjou J. G. N., Lancioni L., Barbalace, M. C., Hrelia S., Papa F., Sagratin G. I., Vittori S., Dall’Acqua S., Caprioli G., Beghelli D., Angeloni C., Lupidi G., Maggi F. Comprehensive characterization of phytochemicals and biological activities of the Italian ancient apple Mela Rosa dei Monti Sibillini. Food Research International. 2020;137:109422. DOI: 10.1016/j.foodres.2020.109422.

57. Gotal Skoko A.-M., Šarkanj B., Lores M., Celeiro M., Skendrović Babojelić M., Kamenjak D., Flanjak I., Jozinović A., Kovač T., Lončarić A. Identification and quantification of polyphenols in Croatian traditional apple varieties. Plants (Basel). 2022;11(24):3540. DOI: 10.3390/plants11243540.

58. Stojiljković D., Nešić I., Tadić V., Najman S., Stojanović S. Standardized wild apple fruit extract as a bioactive agent in dermocosmetic products for efficacy skin hydration-In vitro and in vivo evaluation. Journal of Cosmetic Dermatology. 2022 Oct;21(10):4788-4795. DOI: 10.1111/jocd.14787.

59. Li N., Sh J., Wang K. Profile and antioxidant activity of phenolic extracts from 10 crabapples (Malus wild species). Journal of Agriculture and Food Chemistry. 2014;62(3):574-81. DOI: 10.1021/jf404542d.

60. Wolfe K., Wu X., Liu R. Antioxidant activity of apple peels. Journal of Agriculture and Food Chemistry. 2003;51:609-614.