Обогащение виноградного сырья биологически активными веществами, повышающими пищевую ценность винодельческой продукции

Разнообразие агротехнических приемов в промышленном виноградарстве обуславливает повышенное техногенное воздействие на природные экосистемы. Оно состоит в том, что виноградная лоза, длительно, наряду с негативно однотипными механизированными обработками, подвергается усиленному пестицидному прессингу и интоксикации другими вредными веществами. Многолетнее применение традиционных приемов земледелия без ротации на постоянных участках, привело к ухудшению биолого-экологического состояния почвенной системы.

Промышленные виноградные насаждения представляют собой сложную агробиологическую систему. Здесь в деградирующей почве процессы разрушения органического вещества превалируют над процессами его синтеза.

Минеральные удобрения и пестициды быстро распространяются в объектах экосистемы ампелоценозов, активно накапливаются и причиняют немалый вред многим почвенным живым организмам. При избыточном содержании в почве даже одного из минеральных элементов наблюдается его негативное влияние на ее полезных обитателей и на растения. Аккумуляция и депонирование агротоксикантов виноградным растением способствуют неизбежному их попаданию в ягоды и в виноградное сырье для виноделия.

Избыточные количества минеральных удобрений и пестицидов снижают биологический потенциал почвы, что отрицательно сказывается на физиолого-биохимических процессах в растениях и приводит к потере пищевой ценности производимой продукции.

Одним из главных путей достижения производства высококачественного виноградного сырья является устранение и ослабление нежелательного последействия различных химикатов, снижающего его питательные и лечебные свойства. Именно такой научный подход изучения и решения проблемы её теоретических и практических задач, по мнению большинства исследователей, должен преобладать в поисках дальнейших путей экологического и гигиенического совершенствования агроприемов возделывания винограда.

Исследования механизмов взаимосвязи и последействия вредных химикатов на качество виноградной продукции в последние годы постоянно расширяются [1−3]. Это объясняется неоспоримо огромным влиянием этих факторов на здоровье потребителей, что интересует специалистов не только аграрного профиля, но и многих других направлений.

В последнее время предложено много разных экологически безвредных биоудобрений. Вполне очевидно, что пополнение почвы органикой в виде биоудобрений оздоравливает ее, очищает от ксенобиотиков, предопределяет выращивание винограда как винодельческого сырья без токсичных включений с высокими биохимическими показателями.

Получение виноградного сырья для винодельческой продукции высокого качества с повышенной пищевой ценностью на основе использования специального биоудобрения на виноградниках послужило целью настоящих исследований.

Исследования проводились в виноградарской зоне юга Кубани (Таманская подзона) на промышленных насаждениях виноградников технического направления сорта Каберне-Совиньон. В качестве комплексного органического удобрения на опытном участке площадью 29 га применялись сидераты и микроорганизмы. Осенью в междурядьях виноградника опытного участка через ряд был посеян озимый тритикале зернокормового типа. Весной следующего года при подкашивании зеленой массы растения и летом при заделке в почву междурядий измельченной массы с озерненными колосьями вносился агробиологический стимулятор (ЭМ), препарат российского производства «Байкал ЭМ-1». Это концентрат в виде жидкости, содержащей более 80 штаммов лидирующих анабиотических (полезных) микроорганизмов, обитающих в почве [7]. Осенью в почве и виноградном сусле определялись остатки токсичных агрохимикатов [8−9].

Биохимический анализ продукции отрасли проводился методом капиллярного электрофореза «Капель-103» и «Капель-105» (Химико-технологический контроль. — М.: Промиздат, 1962). Химический анализ основных показателей (содержание сахаров, титруемая кислотность, рН) качества винограда проводился по общепринятым методикам. Оценка биологической ценности виноградного сырья для виноделия проводилась физико-химичес?кими анализами (лаборатория СКЗНИИСиВ) виноградного сусла из винограда сорта Каберне-Совиньон.

Используемые приборы и оборудование — газовый хроматограф «Цвет 500М» с модулем управления «Хромос ИРМ-10»; хроматограф жидкостной «KNAUER» комплектован блоком управления Smartline Manager 5000; атомно-абсорбционный спектрофотометр «Квант-АФА»; электронные весы HL-300 WP; система капиллярного электрофореза «Капель-104РТ».

При обработке экспериментального материала использовались специальные компьютерные программы (Microsoft Excel 2007; Statistica 6.0 for Windows). Математическую обработку цифрового материала выполняли методом дисперсионного анализа [4−6].

Экологически безопасное выращивание гигиенически чистого, об-?ладающего высокими пищевыми, диетическими, лечебно-профилактическими свойствами виноградного сырья, для производства высококачественной продукции виноделия является сложной многофакторной проблемой.

В современных исследованиях [10−11], касающихся этой проблемы, практически отсутствует информация о влиянии на пищевую ценность и безопасность виноградного сырья агроприемов возделывания виноградников.

Негативное действие агротоксикантов характеризуется миграцией химических веществ по одной или нескольким экологическим цепям, где почва является основным аккумулятором опасных химикатов. Почвенные токсичные остатки из числа агрохимикатов, не применяемых в период исследований на опытных участках, обнаруживаются в виноградном сырье (таблица 1).

токсичный удобрение виноградный Таблица 1. Содержание токсичных остатков в виноградном сырье сорта Каберне-Совиньон, средние данные 2011;2014 гг.

Подтверждается [1−3, 7, 11−12] способность к бионакоплению почвенных пестицидов, увеличение их концентрации в пищевых (трофических) цепях.

Традиционные приемы земледелия приводят к загрязнению почвы токсичными агрохимикатами, уничтожающих полезную почвенную микрофлору. Это делает процесс детоксикации опасных химикатов достаточно пассивным, что подтверждает необходимость совершенствования отраслевого производства, обеспечивающего получение экологически безопасной виноградо-винодельческой продукции. Результаты выполненных исследований показали высокую результативность и хозяйственную состоятельность применения биоудобрения.

Влияние органического удобрения на загрязненность почвы токсичными остатками, на пищевую безопасность и качество виноградного сырья оценивалось эколого-токсикологическими и биохимическими показателями. Экспериментальные данные были получены после 4-х годичного внесения (2011;2014 гг.) в междурядья виноградников комплексного органического удобрения. Результаты анализа исследуемого материала, проведенного в 2014 году, представлены в таблицах 2−6.

Таблица 2. Токсичные остатки в почве после применении биоудобрения, 2014 г.

?Примечания: Группы пестицидов: 1 — медьсодержащие, 2 — ХОС, 3 — ФОС, 4 — дитиокарбаматы, 5-бензимидазолы. ПДК — предельно допустимая концентрация Накопление в почве остатков пестицидов и заторможенность процессов их деградации в контрольном варианте подтверждается результатами эколого-токсикологических исследований, проведенных на производственных участках сорта Каберне-Совиньон. Отбор проб проводился осенью после обработок и весной спустя 10 месяцев после их применения. Концентрация агротоксикантов в почве после применения биоудобрения значительно снизилась и практически не превышала допустимых норм.

В период выполняемой работы (2011;2014 гг.) из сезонных обработок были исключены группы препаратов, анализируемые в почве (таблицы 2, 3), что позволило определить накопление в виноградном сырье почвенных токсикантов.

Почвенные токсичные остатки в избытке обнаруживались на производственном участке без применения биоудобрения (контроль) и в незначительном количестве в виноградном сырье, собранном с участка, где применялось биоудобрение (таблица 2).

Таблица 3. Почвенные токсичные остатки в виноградном сырье урожая 2014 г.

?Примечания: а. Группы пестицидов: 1 — медьсодержащие, 2 — ХОС, 3 — ФОС, 4 — дитиакарбаматы, 5 — бензимидазолы. МДУ — максимально допустимый уровень По показателям пищевой безопасности, где почвенные токсиканты обнаруживались в незначительных количествах, виноградное сырье опытного участка удовлетворяло существующим стандартам (МДУ). В виноградном сырье производственных насаждений (контроль) концентрация некоторых из них превышала МДУ.

Таблица 4. Химический состав виноградного сусла сорта Каберне-Совиньон (ср. данные 2014 г.).

Пополнение почвы органикой сказалось не только на деструкции токсичных почвенных остатков, но и на улучшении биохимических показателей винограда (таблицы 4−6).

Позитивное влияние биоудобрения на физиолого-биохимические процессы сказалось на скорости накопления и содержания сахаров в виноградном сусле. Концентрация кислот на опытных участках выше, чем в контроле и соблюдено необходимое соотношение яблочной и винной кислот. Одним из важных биологических показателей, позитивно характеризующих виноградное сырье, является наличие органических кислот в необходимых количествах. Винная, яблочная и лимонная кислоты, влияющие на основное вкусовые качества, находятся во всех органах винограда. Их источником являются дыхательные процессы в зеленых частях растения, но они существуют и в корнях, с обильно представленной здесь лимонной кислотой. Эти кислоты могут быть в свободном виде и в составе солей, образуемых основаниями, извлекаемыми из почвы. Именно эти минеральные вещества, необходимые для роста винограда, мигрируют из почвы в растение в виде солей.

Таблица 5. Концентрация органических кислот сусла сорта Каберне-Совиньон (ср. данные 2014 г.), Р=0.95.

Отмечается увеличение содержания витаминов (аскорбиновая и никотиновая кислоты) в опытных образцах соответственно на 29% и 52% в сравнении с контролем. Бактерицидные кислоты (галловая, кофейная, хлорогенновая), обладающие антисептическими свойствами, представляют пищевую ценность. Их концентрация в сусле при применении биоудобрения увеличилась на 3,42 мг/дм³.

Сумма фенольных соединений, количество которых особенно важно для красных сортов винограда, в образцах с участков, где применялось биоудобрение, значительно превышало показатели контрольного варианта. Антоцианы, входящие в состав фенольных соединений, накапливаются в винограде с момента созревания, далее их содержание возрастает. Повышенное содержание этих биологически активных веществ, обладающих антиоксидантными свойствами, значительно повышает пищевую ценность виноградного сырья. Нужно отметить увеличение концентрации ресвератрола, янтарной и оротовой кислот как одних из основных компонентов биологически активных веществ.

Таблица 6. Концентрация аминокислот сусла сорта Каберне-Совиньон (ср. данные 2014 г.), Р=0.95.

Аминокислоты являются важными компонентами сусла и вина. Их наличие в винограде важно еще и потому, что часть из них относится к числу незаменимых, которые могут пополнить виноматериал лишь из виноградного сусла.

Незаменимые аминокислоты не синтезируются в организме, следовательно, они могут поступать только из пищи. В таблице представлены триптофан, метионин, валин, лейцин, треонин, относящиеся к незаменимым аминокислотам. Концентрация в виноградном сусле незаменимых кислот при внесении биоудобрения, в сравнении с контролем, увеличилась — триптофана на 34%, лейцина на 12%, метионина на 5% и валина на 3%.

Аминокислотный состав виноградного сусла в комплексе у контроля составил 166,38 мг/дм^3, а при применении биоудобрения 189,75 мг/дм³, что составляет на 6,5% больше.

Многосторонний эколого-токсикологический и биохимический анализ виноградного сырья технического винограда сорта Каберне-Совиньон показал, что применение биологического удобрения, обеспечившего очищение почвы от токсичных остатков, позволило получить виноградное сырье, обогащенное биологически активными веществами. Использование этого виноградного сырья в виноделии повышает пищевую ценность и безопасность производимой продукции.

Применение биотехнологии позволяет не только сохранить, но и повысить уникальность и разнообразие химического состава виноградного сырья. Установлено, что при четырехлетнем применении биотехнологии содержание токсичных остатков в виноградном сырье уменьшается на 7%, а концентрация биологически активных веществ увеличивается в 1,5−2 раза в сравнении с продукцией промышленных насаждений.

• 1. Воробьева, Т. Н. Методы эколого-токсикологической оценки и агробиологической реабилитации промышленных виноградников / Т. Н. Воробьева, А. А. Волкова, Ю. А. Ветер // Методические указания и научно-практическое руководство. — Краснодар: ООО «Просвещение — Юг», 2009. — 71 с.
• 2. Воробьева, Т. Н. Способ содержания почвы виноградников / Т. Н. Воробьева, А. А. Волкова, Г. А. Ломакина, А. Н. Макеева // Патент РФ № 2 380 888. — М.: ФИПС, 2010. — 4 с.
• 3. Методы контроля. Химические факторы. Определение остаточных количеств пестицидов в пищевых продуктах, с/х сырье и объектах окружающей среды // Сборник методических указаний. — Вып. 4, ч. 1. МУК 4.1.1426 — 4.1.1429−03. — М.: Минздрав России, 2004. — 211 с.
• 4. Вольф, В. Г. Статистическая обработка опытных данных / В. Г. Вольф. — М.: «Колос», 1966. — 259 с.
• 5. Горбач, Н. Н. Системы содержания почвы на виноградниках / Н. Н. Горбач, И. П. Чонка, П. А. Горбач // Садоводство и виноградарство Молдавии, № 4, 1989. — С. 30−33.
• 6. Петров, В. С. Роль вида трав в залужении междурядий виноградников / В. С. Петров // Виноград и вино России, № 2, 2001. — С. 26−28.
• 7. Егоров, Е.А. Научно-практическое руководство: Повышение продуктивности промышленных виноградников ресурсосберегающими приемами отраслевого производства / Е. А. Егоров, Т. Н. Воробьева, Ю. А. Ветер. — Краснодар, 2007. — 60 с.
• 8. Воробьева, Т. Н. Способ содержания почвы виноградников / Т. Н. Воробьева, Ю. А. Ветер, А. А. Волкова // Патент РФ № 2 381 640. — М.: ФИПС, 2010. — 4 с.
• 9. Сухамера М. А. / М. А. Сухамера // ЭМ-технология — биотехнология XXI века. Сборник материалов по практическому применению препарата «Байкал ЭМ-1». — Алматы, 2006. — 77 с.
• 10. Валуйко, Г. Г. / Г. Г. Валуйко // Виноградные вина. — М.: Пищевая промышленность, 1978. — 254 c.
• 11. Воробьева, Т. Н. Способ содержания почвы виноградников / Т. Н. Воробьева, Ю. А. Ветер, А. А. Волкова, А. Н. Макеева // Патент РФ № 2 506 733. — М.: ФИПС, 2014. — 4 с.
• 12. Web-Saity http://www.vitis.ru и http://kubsau.ru/chairs/viniculture/.