BIOCHEMICAL ASPECTS OF THE BREEDING OF THE BERRIES OF GENUS  RUBUS L. AND RIBES L.

DOI: 10.35205/0558-1125-2020-75-18-31

УДК 577.11 : 634.10

BIOCHEMICAL ASPECTS OF THE BREEDING OF THE BERRIES OF GENUS  RUBUS L. AND RIBES L.

V.M. YEZHOV, I.V. GRYNYK, Academicians of NAAS of Ukraine, Doctors, Professors   

Institute of Horticulture (NAAS of Ukraine), 03027, Kyiv-27, Sadova str., 23, e-mail: ezhow.valeriy@gmail.com

The autors have studied the present day level of the biochemical investigates of the genus Rubus L.and Ribes L. fruits – raspberry, blackberry, black and red currant and goosberry. The indicators of the berries biochemical composition accepted in the inland practice from the viewpoint of their dietary, medicinal and profilactic qualities evaluation have appeared less informative and require futher essential research. The expansion of the analytical methods range hase been proposed on the basis of the analysis of the data base concerning the content and individual composition of the biologically active substances in the berries of enumerated five small fruit crops in order to be applied in the process of breeding expljrations. Thus it is unsaturated fatty acids that dominate in the raspberries seeds and up to 90 % of them are linoleic and linolenic acids.Contrary to them, the blackberries are more rich in tocopherols and sterols. The largest information characterizing the species specificity of the genus studied is data on the phenolic substances content and composition. In particular, the individual composition of anthocyanins in the berries of the researched crops is a clear strain of them. There are also certain differences as for the other phenolic compounds. For instance, 90% of phenolic acids in the raspberries are concentrated in free form, while the blackberries there are only 3% and the rest are glicosides and esters. A clear difference concerning flavonols content and composition can be traced among the goosberry cultivars, depending of the berries color. The characteristic sign of the currants berries is presence in them such components as floridzhyne and elagic acid. It is also important to characterize the volatile compounds in the investigated crops berries, such as aldehydes and terpenoides raspberry and furan derivates in blackberries.Based on the analysis of the database on the content and individual composition of biologically active substances of five types of berry crops, it is proposed to extend the analytical methods used during breeding operations, to determine the composition and amount of fatty acids, carotenoids, tocopherols, sterols, volatile compounds during breeds, as well as phenolic substances, in the sum and content and composition of anthocyanins, flavonols, flavan-3-ols, phenolic acid, procyanidines, halkons, ellagic acid and elagotannins.

Key words: berry, genus Rubus L. and Ribes L., biochemical composition, biologically active substances, breeding, analitical methods.

Список використаної літератури

1.Єжов В.М., Гриник І.В. Біохімічні аспекти селекції плодових зерняткових культур. Садівництво. 2018. Вип 73. С.5-16. DOI: 10.35205/0558-1125-2018-73-5-16.

2.Єжов В.М., Гриник І.В. Біохімічні основи селекції плодових культур роду Prunus L.  Садівництво. 2019. Вип. 74. С. 5-15. DOI: 10.35205/0558-1125-2019-74-5-15.

3.Burton-Freeman B.M., Sandhu A.K., Edirisinghe I. Red raspberries and their bioactive polyphenols: cardiometabolic and neuronal health links. Advances in Nutrition. 2016. № 7. Р. 44-65.

4.Characterization of red raspberry (Rubus idaeus L.) genotypes for their physicochemical properties / Tosun M., Ercisli S., Karlidag H., Sengul M. Food Sci. 2009. № 74(7). Р. 575-579.

5.Кадочникова Е.Н. Товароведная характеристика плодов дикорастущей и культивируемой ежевики и продуктов ее переработки: автореф. дисс. канд. техн. наук.  Новосибирск. 2007. 22 с.

6.Мазур Б., Шеренговой П. Зимостійкість та біохімічні властивості ягід сортів ожини (Rubus) селекції НУБіП України в умовах північної частини Лісостепу України. Вісник Житомирського НАУ.2013. № 17(2). С. 50-58.

7.Chemical quality parameters and bioactive compound content of Brazilian berries / Segantini D.M. et al. Food Sci Tech. (Campinas). 2015. Vol. 35(3).  DOI: 10.1590/1678_457X. 6726.

8.Carvalho C.P., Betancur J.A. Quality characterization of Andean blackberry fruits (Rubus glaucus Benth.) in different maturity stages in Antioquia, Colombia. Agronom. Colombia. 2015. Vol. 33(1). DOI:1015446/agron.colomb v33n1.47132.

9.Vergara M.F., Vargas J., Acurja J.F. Physicochemical characteristics of blackberry (Rubus glaucus Benth.) fruits from four production zones of Cuninamarca, Colombia. Agron. Colombia. 2016. Vol. 34(3). DOI: 10.15446/agron.colomb. v34n3.62755.

10.Атрощенко Г.П., Щербакова Г.В. Хозяйственно-биологическая оценка сортов ремонтантной малины в Ленинградской области. Современное садоводство. 2013. № 4(8). С. 29-33.

11.Дослідження сапонінів спиртового екстракту зі жмиху плодів малини звичайної методом ВЕРХ /  Поліщук І.М., Комісаренко М.А., Голік М.Ю., Упир Т.В. Вісник фармації. 2018. № 4(96).  С. 24-29.

12.Chemical composition and antioxidant activity of berry fruits / Stujcic S. еt al. APTEFF. 2012. Vol. 43. P. 1-34.  DOI:10/2298/APTI 1243093s.

13.Fruit quality attributes of blackberry grown under limited environmental conditions /  Milosević T., Milosević N., Glisić I., Mladenović J. Plant Soil Environ. 2012. № 58(7). Р. 322-327.

14.Chemical composition and antioxidant activity of small fruits / Viskelis P. et al. Ed. Maldonado A.I.L..  In: Horticulture., Intech. 2012.  P.75-102.

15.Добренков Е.А. Адаптивный потенциал ежевики в климатических условиях Западного Предгорья Северного Кавказа: дисс.. канд. с.-х. наук. ВНИИ растениеводства им. Вавилова, Санкт-Петербург. 2002. 132 с.

16.Testing of chemical composition of wild berries / Marjanovic-Balaban Z., Grujic S., Jasic M., Vujadinovic D. Agrosym Jahorina 2012, 3th Intern. Sci. Symp. 2012. P. 154-156.

17.Остапенко В.М., Лушпіган О.П. Якість плодів ремонтантних сортів малини (Rubus idaeus L.) у Правобережному Лісостепу України / Науковий вісник НАУ. Серія: аграрні науки. 2012. № 180. С. 17-25. 

18.Celic F., Ercisli S. Lipid and fatty acid composition of wild and cultivated red raspberry (Rubus idaeus L.).  J. Med. Plant Res. 2009. Vol. 3(8). P. 583-585.

19.Причко Т.Г., Чалая Л.Д. Новые виды консервной продукции, изготовленные из нетрадиционного вида сырья. Плодоводство и виноградарство юга России. 2014. № 30(6).  С. 172-181.

20.Причко Т.Г., Хилько Т.Г., Германова М.Г. Особенности накопления биологически активных  веществ в ягодах малины юга России  /  Плодоводство  и ягодоводство юга России. Сб. научных трудов. 2009. № 22. С. 367-376.

21.Hegedus A., Balogh E., Engel R. Comparative nutrient element and antioxidant characterization of berry fruit species and cultivars grown in Hungary. Hortscience. 2008. № 43(6). P. 1711-1715.

22.Determination of the bioactive compounds, antioxidant activity and chemical composition of Brazilian blackberry, red raspberry, strawberry, blueberry and sweet cherry fruits / Souza V.R. et al. Food Chem. 2014. № 156. P. 362-368.

23.Ковальов С.В. Флавоноїди ожини шорсткої.  Вісник фармації. 2013. № 3(75). С. 42-44.

24.Rubus fruticosus L.: constituents, biological activity and health related uses / Zia-ul-Hag M. et all. Molecules. № 19. P. 10998-11009.        

25.Chemical characterization and mineral levels in the fruit of blackberry cultivars grown in a tropical climate at an elevation. Acta Scientarum Agronomy / Guedes M.N.S. et al. 2013. Vol. 35(2). P. 191-196.

26.Степанова Н.Ю. Технологическая оценка пригодности разніх сортов смородины черной для производства разных типов вин. Научный журнал НИУ ИТМЩ. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств. 2015. № 3. С. 150-157. 

27.Яхимович О.В., Яхимович Л.Б. Виробнича перевірка кращих вітчизняних та інтродукованих сортів малини у східному Лісостепу України. Садівництво. 2013. Вип. 67. С. 52-60.

28.A comparison of fruit chemical characteristics of two wild grown Rubus species from different location of Croatia / Purgar D.D. et al. Molecules.  2017. Vol. 17. P. 10390-10398.

29.Сіленко В.О., Сердюк О.В. Якість ягід сортів та гібридних форм ожини звичайної в умовах Правобережної підзони Західного Лісостепу України. Збірник наукових праць УНУС. 2010. № 74(1). С. 177-181.

30.Евдокименко С.Н., Никулин А.Ф., Бохан И.А. Оценка сортов ремонтантной малины по биохимическим показателям ягод. Вестник ФГОУ ВПО Брянская СХА. 2008. № 3. С. 39-43. 

31.Евдокименко С.Н. Селекционные возможности улучшения качественных показателей плодов ремонтантных форм малины. Известия ОГАУ. 2012. №1-1. С. 26-28.

32.Bobinaite R., Viskelis P., Venskentonis P.R. Chemical composition of raspberry (Rubus spp.) cultivars. In: Nutritional composition of fruit cultivars. Red. Simmonds M.S. Preedy V.R. Acad. Press., 2016. P. 713-731.

33.Phytochemical profiles of wild blackberries, black and white mulberries from southern Bulgaria /  Akin M. et al. J. Biotech. Biotechnol. Equipment. 2016. Vol. 30(5).  DOI: 10.1080/13102818. 2016. 1204943.

34.Величко В.В., Макарова Д.Л. Сравнительный фармакогностический анализ листьев и плодов малины обыкновенной. J. Siberian Med. Sci. 2015. №4. С. 16-23.

35.Сергунова Е.В., Марахова А.И. Изучение качественного и количественного состава биологически активных веществ в плодах малины различных способов консервации Аналитика. 2018. № 1(38). С. 70-76.

36.Kaume L., Howard L.R., Devareddy L. The blackberry fruit :a review on its composition and chemistry, metabolism and bioavailability, and health benefits. J. Agric. Food Chem.  2012. № 60. P. 5716-5727.

37.Chemical composition of Caneberry (Rubus spp.) seeds and oils and their antioxidant potential  /  Bushman B.S. et al. Agric. and Food Chem.  2004.

38.Guine R.P.F., Soutinho S.M.A., Gonςales F.I. Phenolic compounds and antioxidant activity in red fruits produced in organic farming. Croat. J. Sci. Tech. 2014. № 6(1). P. 15-26.

39.Гусейнова Б.М. Интенсификация экстракции витаминов и фенолов из плодов дикоросов. Известия Самарского научного центра РАН. 2016. № 18(2). С. 75-79.

40.Антоцианы плодов некоторых видов рода Rubus L. из коллекции ботанического сада БелГУ /  Сорокопудов В.Н., Дейнека В.И., Лукина И.П., Дейнека Л.А. Химия растительного сырья.  2005. № 4. С. 61-65.

41.Horticultural characteristics and chemical composition of advanced raspberry lines from Quebec and Ontario / Khanizadeh S.et al. Food Sci. Tech. 2009. № 42. P. 893-898.

42.Aprea E., Biasioli F., Gasperi F. Volatile compounds of raspberry fruit: from analytical methods to biological role and sensory impact. Molecules. 2015. № 20. P. 2445-2474.

43.Islam A.  Investigations of some properties of currant and gooseberry varieties grown in organic conditions. Intern. J. Agric., Forestry and Life Sci.  2019. №  3 (1). P. 64-79. 

44.Petrisor C., Illie A., Moale C. Production and quality potential of different black and red currant in Banasea Res. Station conditions. J. Horticulture, Forestry and Environment. 2013. №  17 (4). P. 76-79.

45.Голяева О.Д., Панфилова О.В. Селекция смородины красной на раннеспелость на основе смородины Пальчевского. Известия ТСХА. 2017. №1. С. 108-116.

46.Dobrowolska A., Ochmian I. & Bashutska I. The quality impact of fruits of four berry plant species and their maceration period on the quality of wines. Науковий вісник НЛТУ України.  2013. № 23(13).  C. 180-190. 

47.Сімахіна Г.О. Основні показники придатності плодів і ягід до заморожування.  Вчені записки ТНУ ім. Вернадського. Серія: Технічні науки.  2018. № 29(68). Ч.3(1). С. 73-78.

48.Milosević T., Milosević N., Mladenović J. Soluble solids, acidity, phenolic content and antioxidant capacity of fruits and berries cultivated in Serbia. Fruits. 2016. № 71(4). P. 239-248.

49.The chemical composition of selected dried fruit pomaces and their effect on the growth performance and post-slaughter parameters of young turkeys /  Juskiewicz J. et al. J. Animal and Feed Sci. 2015. №  24. P. 53-60.

50.Ochmian I., Dobrowolska A., Chelpinski P. Physical parameters and chemical composition of fourteen blackcurrant cultivars (Ribes nigrum L.).  Not. Bot. Agrobot. 2014. № 42(1). P. 160-167.

51.Кафьян А.Р. Фитохимическое изучение жома плодов крыжовника: автореф. дисс.. канд. фарм. наук.  М.: 1-й Московский гос. мед. ин-т. 2010.  26 с.

52.Лагутенко О.Т., Марковський В.С. Вирощування аґрусу за різних систем удобрення в Лісостепу України. Збірник наукових праць УНУС. Сільськогосподарські науки.  2011. № 19. С. 72-75.

53.Бакин И.А., Мустафин А.С., Лунин П.И. Изучение химического состава ягод черной смородины в процессе переработки. Вестник Красноярского ГАУ. 2015. № 6. С.159-162.

54.Створення рецептур консервованих смузі з цукіні та плодів / Токар А., Матенчук Л., Харченко Д., Гайдай І. Eureka. Life sciences.  2018. № 4. С. 56-62.

55.Бжецева Н.Р. Биохимический состав плодов смородины. Новые технологии. 2017. № 2. С.  90-98.

56.Nour V., Trandafir I., Ionica M.E. Ascorbic acid, anthocyanins, organic acid and mineral content of some black and red current cultivars. Fruits. 2011. № 66(5). P. 353-362.

57.Лагутенко О.Т. Формування продуктивності аґрусу в умовах північного Лісостепу України: автореф. дис.. канд. с.-г. наук.  Київ, 2008.  20 с. 

58.Sava P. Adaptation ability of the sorts of gooseberry in Republic of Moldova.  Bul. UASVM, Horticulture. 2008. № 65(1). P. 283-286.

59.Осипова Л.А., Лозовская Т.С. Обоснование технологии комплексной переработки ягод черной смородины. Харчова наука і технологія. 2012. № 3(20). С. 63-66.

60.Zheng J. Sugars, acids and phenolic compounds in currant and Sea Buckthorn in relation to the effect of environmental factors: Doctoral Thesis in Food Sci. University of Turku, 2013. 119 p.                        

61.Analysis of red current (Ribes rubrum) and red gooseberry (Ribes uva-crispa ) varieties by inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy /  Stursa V. , Divis P., Jureckova Z., Matejicek A. Mendel Net. 2016. № 119(1). P. 669-674. 

62.Типсина Н.Н., Гречишникова Н.А. Влияние заморозка на физико-химические показатели ягод крыжовника. Вестник Красноярского ГАУ.  2015. № 10. С. 121-126.  

63.Стрельцина С.А., Тихонова О.А. Питательные и биологически активные вещества ягод и листьев смородины черной (Ribes nigrum L.) в условиях северо- запада России.  Аграрная Россия. 2010. № 1.

64.Чиркова Е.С. Характеристика сибирских сортов смородины черной (Ribes nigra L.), интродуцированных в Красноярском крае. Вестник Красноярского ГАУ. 2015. № 6. С. 159-162.

65.Алексанян К.А., Ткачук Л.А. Технология производства фруктово-ягодных вин / ред. Ловкис З.В. Минск: Беларуская навука. 2012. 246 с.

66.Терещенко Я.Ю., Войток Т.І. Оцінка придатності плодів перспективних сортів і гібридів форм червоних і білих порічок (Ribes rubrum L.) до різних видів переробки. Садівництво. 2017. Вип. 72. С. 128-136.

67.Заячук В.Я. Вміст смакоформівних речовин у плодах дикорослих дерево – чагарникових рослин. Лісове господарство і дерево-переробна промисловість. 2006. № 32. С. 77-82.

68.Tissue biochemical diversity of 20 gooseberry cultivars and the effect of ethylene supplementation on postharvest life / Anastasiadi M. et all. Postharvest Biology and technology. 2016. № 117. P. 141-151.

69.Причко Т.Г., Яковенко В.В., Германова М.Г. Биохимические показатели качества ягод смородины с учетом сортовых особенностей. Плодоводство и виноградарство юга России.  2017. № 45(03).  

70.Biochemical properties of the fresh and frozen black currant and juices /  Djordjevic B., Janković T., Zdunić G., Pljevjakusic D. J. Med. Food. 2013. № 16(1). P. 73-81.

71.Постоленко Л.В. Вплив систем утримання ґрунту та зрошення на ріст і продуктивність смородини чорної у Західному Лісостепу України : автореф. дис.. канд. с.-г. наук. Київ, 2019.  20 с.

72.Фільов В.В. Біохімічна оцінка плодово-ягідної продукції зони північно- східного Лісостепу України. Вісник Сумського НАУ. Серія «агрономія і біологія».  2014. № 27(3). С. 148-151.

73.Голуб О.В., Степанова Е.Н., Тяпкина Е.В. Пищевая ценность и качество ягод красной смородины. Техника и технология пищевых производств. 2017. № 44(1). С.105-110.

74.Сабарайкина С.М., Брындза Я. Биохимическая оценка и антиоксидантная активность ягод красной смородины Якутии. Международный ж. прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 4. С. 202-203.

75.Аджиахметова С.Л. Химическое исследование крыжовника отклоненного семейства крыжовниковые с целью получения фармакологически активных веществ: дисс.. канд. фарм. наук. Пятигорский мед. фарм. ин-т., Пятигорск.  2016.  157 с.

76.Cinkmanis I., Vucane S., Cakste L. Berry and fruit juices as potential untraditional acidity regulators in mashing. Food Balt. 2014. № 1. P. 184-187.

77.Zeng J. Acids and phenolic compounds in Current and Sea Buckthorn in relation to the effects of environmental factors: Doctoral thesis in Food Sci.  University Turku,  2013.  119 p.            

78.Петрова С.Н., Кузнецова А.А. Состав плодов и листьев смородины черной Ribes nigrum (обзор). Химия растительного сырья. 2014. № 4. С. 43-50.

79.Quality properties of the fruits of blackcurrant Ribes nigrum L. Genotypes in conventional and organic cultivation /  Kikas A. et all. Proc. Latvian Acad. Sci. Section B.  2017. № 71(3). P. 190-197.

80.Кирильченко М.В., Хомич Г.П. Розроблення технології фруктових соусів із використанням сортів чорної смородини та порічок червоних. Харчова індустрія. 2013. № 30.  

81.Cosmulescu S., Trandafir F., Nour V. Mineral composition of fruit in black and red currant. South Western J. Horticulture, Biology and Environment.  2015. № 6(1). P. 43-51.

82.Harb J., Streif J. Quality and consumer acceptability of gooseberry fruits (Ribes uva- crispa) following CA and air storage. J. Horticulture Sci. and Biotech. 2004. №  79 (2). P. 329-334.

83.Thompson A.K. Fruit and vegetables: harvesting, handling and storage. Ed. by J. Wiley and sons, 2014. 1008 p.

84.Макаркина М.А., Голяева О.Д. Селекция смородины красной Ribes rubrum L. на улучшенный химический состав ягод. Сельскохозяйственная биология. 2013. № 3. С. 18-27.

85.Шестопал Г.С. Господарсько-біологічні особливості і селекційна цінність сортів чорної смородини і порічки в умовах Західного Лісостепу України: автореф. дис.. канд. с.-г. наук.  Львів.  1998.  20 с.

86.Кох Ж.А. Биологически активные вещества ягод Ribes rubrum в получении концентрированного экстракта. Дальневосточный аграрный вестник. 2017. № 42(2). С. 126-132.

87.Мясищева Н.В., Артемова Н.В., Макаркина М.А. Желирующая способность пектинов свежих и замороженных ягод красной смородины. Техника и технология пищевых производств. 2017. № 45(2).  С.62-68.

88.Терещенко Я.Ю. Підбір промислового сортименту порічок для зони західного Лісостепу України: автореф. дис.. канд. с.-г. наук.  Київ, 2018.  20 с.

89.Chemical and sensorial characteristics of fruit spirits from different black currant (Ribes nigrum) and red currant (Ribes rubrum) cultivars. Chemistry and Chemical Eng. / Vulic T. N. et all. 2012. № 31(2). P. 217-227.

90.Bonsu K. Flowering crop performance and fruit quality of blackcurrant grown under simulated winter climate change conditions: Master Thesis in Plant, Food and Climate change. Aarhus University,  2018. 68 p.

91.Fruit quality and processing potential in five new black currant cultivars / Siksnianas T. et all. J. Fruit and Ornamental Plant Res. 2006. № 14(2). P. 265-269.

92.Anthocyanins, phenolics, and antioxidant capacity in diverse small fruits. Vaccinium, Rubus and Ribes / Moyer R.A.et all. Agric. Food Chem.  2002. № 50.  P.519-525.

93.Биологически активные вещества плодов Ribes L. /  Шапошник Е.И. и др. Научные ведомости Белгородского ГУ. Серия: Естественные науки. 2011. № 104(9-2). С. 232-249.

94.Определение антоцианового состава плодов красной смородины методом обращено-фазовой ВЭЖХ /  Дейнека В.И., Чулков А.Н., Дейнека Л.Ф., Сорокопудов В.Н. Сорбционные и хроматографические процессы.  2015. № 15(4). С. 486-492.

95.Кулдиркаєва К.В. Ribes nigrum : фармакогностична характеристика, фармакологична активність, застосування в медицині. Український ж. клінічної та лабораторної медицини.  2009. № 4(2). С. 15-21.

96.Phytochemical and antioxidant diversity in fruits of Current (Ribes spp.) / Ersoy N. et all. Not Bot Horti Agrobot. 2018. №  46(2). P. 381-387.