Chemical composition of blueberries in Arctic regions of Yakutia

• Uliana M. Lebedeva
• Tatiana V. Sleptsova
• Valentina T. Vasilyeva

Abstract

Wild berries are a valuable source of nutrients and antioxidants in the human diet. One of the most widespread and useful wild berries growing in Yakutia is blueberry. Its exploitable reserves in the republic amount to about 22 thousand tons annually.

The aim of the study was to investigate the chemical composition of blueberries growing in the Arctic regions of Yakutia.

Material and methods. The material for the study were berries of blueberry (Vaccinium uliginosum subsp. microphyllum L.), collected at technical ripeness in 2022 in three Arctic regions (uluses) of Yakutia (Anabarsky, Bulunsky, Momsky), significantly differing in soil and climatic conditions. Organoleptic evaluation of berries was carried out on the day of collection after sampling. After collection, berries were stored at -28 °C until analysis, defrosted in a refrigerator at a temperature ≤5 °C for 3 h. The studies were carried out in an average sample (from 10 samples in 3-fold repetition). Dry matter was determined by drying in a desiccator at a temperature of 105 °C to constant weight. Studies of the chemical composition of berries were carried out by infrared spectroscopy.

Results. In berries grown in the cooler Anabarsky and Bulunsky districts, in comparison with berries collected from the territory of the Momsky district, a significant pattern of an increase in the content of dry matter by 0.6–1.0%, protein by 0.29–0.31%, fat by 0.10–0.11%, and total sugars by 1.4–1.6% was observed, which was reflected in a higher calorie value. The content of vitamin C and iron in berries grown in the Anabarsky and Bulunsky districts was 17.2–20.9% higher than in berries grown in the Momsky district. A 100 g portion of freshly frozen blueberries grown in the Arctic regions of Yakutia satisfies the daily requirement of an adult in vitamin C by 25.0–29.7%, in B vitamins, potassium, calcium and magnesium – by 2–4%, in iron – by 13.3–28.9%.

Conclusion. New data on the chemical composition of Vaccinium uliginosum subsp. microphyllum L. berries from the Arctic regions of Yakutia have been obtained. The higher content of vitamin C, potassium, calcium and iron in the blueberry growing in the Arctic zone of Yakutia compared to the berries of the western and central regions of the republic was noted.

Keywords: berries; blueberry; Arctic regions of Yakutia; chemical composition; vitamins; ascorbic acid; minerals; iron

Дикорастущие ягоды являются важным природным источником пищевых веществ, антиоксидантов, витаминов, макро- и микроэлементов в рационе питания человека [1-3]. Химический состав ягод и содержание в них биологически активных веществ значительно изменяются в зависимости от климатических условий, ареала и факторов произрастания [4]. Полученные новые данные о биохимическом составе ягодного сырья, произрастающего в конкретном регионе, позволяют более обоснованно рассчитывать пищевую ценность и корректировать рацион питания здоровых и больных людей [5].

В условиях резко континентального климата Якутии, при значительных затратах на транспортировку из других регионов увеличение производства продукции из местного дикорастущего сырья приобретает все большую актуальность [6]. В этой связи исследования по изучению химического состава, содержания витаминов, макро- и микроэлементов в ягодах, произрастающих на территории арктических районов, имеют как научное, так и практическое значение.

Одной из наиболее распространенных и полезных дикорастущих ягод на территории Якутии является голубика. Ее ежегодные эксплуатационные запасы в республике составляют около 22 тыс. тонн. Она растет в сырых хвойных и лиственных лесах, редколесьях, ерниках, подгольцовых кустарниковых зарослях, в горных и равнинных тундрах [7]. Ягоды голубики богаты пектиновыми веществами, органическими кислотами, биологически активными веществами, включая антоцианы и лейкоантоцианы, флавонолы, катехины, тритерпеновые и хлорогеновые кислоты, что обусловливает их широкое применение в пищевом производстве [8-10].

Исследования, проведенные в Центральном сибирском ботаническом саду [11], показали, что в более теплый и засушливый год ягоды голубики накапливали больше сухого вещества и сахаров, но меньше аскорбиновой кислоты и органических кислот в сравнении с прохладным и влажным годом. Мониторинговые исследования в различных улусах (районах) Центральной и Западной Якутии выявили существенное влияние условий тепло- и влагообеспеченности вегетационного периода на антиоксидантные свойства ягод голубики обыкновенной (Vaccinium uliginosum L.) и накопление в них макро- и микроэлементов [12, 13]. В условиях Арктической зоны Якутии содержание пищевых веществ, витаминов, макро- и микроэлементов в ягодах дикорастущей голубики не изучено.

В связи с этим целью исследования было изучение химического состава ягод голубики обыкновенной, произрастающей в арктических районах Якутии.

Материал и методы

Объектом исследования были ягоды голубики обыкновенной (Vaccinium uliginosum subsp. microphyllum L.), собранные при технической спелости в 2022 г. в 3 арктических районах (улусах) Якутии: Анабарском (с. Саскылах, участок Ойугла арыыта), Булунском (с. Таймылыр, участок Юрях), Момском (с. Соболох, участок Тарын).

Пробы ягод отбирали по ГОСТ Р 59425-2021 "Продукция органическая из дикорастущего сырья. Правила сбора, заготовки, переработки, хранения, транспортирования и маркировки". Органолептическую оценку свежих ягод проводили в день сбора согласно ГОСТ 34219-2017 "Черника и голубика свежие. Технические условия". После сбора ягоды незамедлительно замораживали в морозильной камере при температуре -28 °С и доставляли в термосумке 30L ТСР-30В в лабораторию переработки сельскохозяйственных продуктов и биохимических анализов ЯНИИСХ. Исследования проводили в усредненной пробе (из 10 проб в 3-кратной повторности). Перед проведением биохимического анализа ягоды размораживали в холодильной камере при температуре не выше 5 °С, длительность размораживания 3 ч, что обеспечивает минимальные потери пищевой ценности ягоды. Сухие вещества определяли по ГОСТ 28561-90 "Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения сухих веществ или влаги" методом высушивания в сушильном шкафу при температуре 105 °С до постоянной массы. Исследования химического состава ягод проведены методом инфракрасной спектроскопии на инфракрасном анализаторе SpectraStar 2200 (Unity Scientific, США), калиброванном на основе общепринятых стандартных химических методов.

Статистическую обработку результатов проводили при помощи пакета прикладных программ Microsoft Excel 2010. Достоверность различий оценивали по доверительным интервалам на 5%-м уровне значимости.

Результаты и обсуждение

Органолептическая оценка показала, что свежие ягоды голубики, произрастающей в Анабарском и Булунском районах, имели шаровидную форму с пурпурным цветом и голубоватым налетом на поверхности, с сочной нежной мякотью светлого оттенка и с кисло-сладким вкусом. Ягоды, собранные на территории более теплого Момского района, имели шаровидную и овальную форму с темно-синей окраской кожицы и сильным сизо-голубоватым налетом, с сочной нежной мякотью белого цвета и сладким вкусом.

Технологические свойства и качество продукции во многом определяется химическим составом. Химический состав ягод голубики, собранных с территорий разных арктических районов Якутии, различался (табл. 1). В большинстве случаев отмечена значимая закономерность повышения содержания сухих веществ (на 0,6-1,0%), белка (0,29-0,31%), жира (0,10-0,11%) и суммы сахаров (на 1,4-1,6%) в ягодах, произрастающих в более прохладных Анабарском и Булунском районах, в сравнении с ягодами, собранными с участка на территории Момского района. У ягод, произрастающих на территории более теплого Момского района, оказалась и самая низкая калорийность, которая была на 10,8-11,7% меньше, чем у ягод, собранных в Анабарском и Булунском районах (см. табл. 1).

Одним из основных показателей, определяющих ценность ягод, является содержание витамина С. Как показали результаты анализов, содержание витамина С в ягодах, произрастающих на территории Анабарского и Булунского районов, было на 17,2-18,8% выше, чем в ягодах на территории Момского района, витаминов В₁, В₂ и В₃ - на 7,7-20,0% выше (табл. 2).

Порция 100 г свежезамороженных ягод голубики, произрастающей в арктических районах Якутии, удовлетворяет суточную потребность¹ взрослого человека в витамине С на 25,0-29,7%, В₁ - 2,6-3,0%, В₂ - 2,2-2,5%, в ниацине - на 3,5-4,0%.

Ягоды являются одним из значимых источников минеральных веществ в организме человека. Данные, представленные в табл. 3, свидетельствуют, что в ягодах, произрастающих в более прохладных Анабарском и Булунском районах, содержание макроэлементов (калий, кальций, магний) и микроэлемента железо было больше на 12-22% в сравнении с ягодами, собранными на территории Момского района.

¹ МР 2.3.1.0253-21 "Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации".

Порция 100 г ягод голубики, произрастающей в арктических районах Якутии, удовлетворяет суточную потребность взрослого человека в калии на 2,4-2,7%, кальции - 2,0-2,3%, магнии - 2,9-3,5%, в железе - на 13,3-28,9%.

Сравнение полученных результатов с данными литературы о химическом составе ягод голубики, собранной на территории Западной и Центральной Якутии в 2016-2018 гг. [12, 13], приведено в табл. 4. Усредненное содержание витамина С в ягодах, собранных на территории Западной и Центральной Якутии, оказалось ниже, чем в ягодах голубики из арктических районов Якутии. Содержание магния в ягодах голубики Арктической зоны выше, чем в ягодах голубики, произрастающей в Центральной Якутии.

Сравнительный анализ данных показал (см. табл. 4), что содержание калия, кальция и железа в ягодах голубики, произрастающей в районах Арктической зоны Якутии (Анабарский, Булунский и Момский районы), в 1,1-1,3 раза больше, чем в ягодах, собранных на территории Западной Якутии (пригород Мирного, Вилюйский и Сунтарский районы), в 1,3-1,6 раза - Центральной Якутии (пригород Якутска, Хангаласский и Намский районы).

Заключение

Полученные данные проведенных исследований химического состава ягод голубики обыкновенной Vaccinium uliginosum subsp. microphyllum L., произрастающей на территории Арктической зоны Якутии, свидетельствуют о более высоком содержании в них витамина С, калия, кальция и железа по сравнению с ягодами западных и центральных районов республики.

Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что при потреблении 100 г ягод голубики удовлетворяется потребность в витамине С на 25,0-29,7%, в витаминах группы В, калии, кальции и магнии - на 2-4%, в железе - на 13,3-28,9%.

References

1. Frolova N.A., Reznichenko I.Yu. Investigation of the chemical composition of fruit and berry raw materials of the Far Eastern Region as a perspective source of nutrients and bioactive compounds. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2019; 88 (2): 83–90. DOI: https://doi.org/10.24411/0042-8833- 2019-10021 (in Russian)

2. Sleptsova T.V., Vasil’eva V.T., Egorova U.V., Bappagay E.V. Vitamin composition of cloudberry berries in the Arctic regions of Yakutia. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2023; 92 (S5): 202–3. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2023-95-5s-248 (in Russian)

3. Korobkova T., Sorokopudov V., Sorokopudova O., Lebedev D. Morphological variability of Vaccinium Uliginosum L. in coenopopulations in Asian Russia. Bio Web of Conferences. I International Conference «Biotechnologies in the Context of Human Development» (BCHD – 2023). Les Ulis, 2023; 05007. https://doi.org/10.1051/bioconf/20237605007

4. Gorbunov A.B., Kukushkina T.A. Dynamics of the chemical composition of berries of introduced cultivars and forms of cranberries in the conditions of central Siberian botanical garden SB RAS. Khimiya rastitel’nogo syr’ia [Chemistry of Plant Raw Material]. 2021; (4): 241–9. DOI: https://doi.org/10.14258/jcprm.2021048977 (in Russian)

5. Akimov M.Yu., Bessonov V.V., Kodentsova V.M., Eller K.I., Vrzhesinskaya O.A., Beketova N.A., et al. Biological value of fruits and berries of Russian production. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2020; 89 (4): 220–32. DOI: https://doi.org/10.24411/0042-8833-2020-10055 (in Russian)

6. System of Agriculture in the Republic of Sakha (Yakutia) for the period 2021–2025: methodological guide. In: Ministry of Agriculture of the Republic of Sakha (Yakutia); Federal Research Centre «The Yakut Scientific Centre of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences» (YaSC SB RAS). Yakut Scientific Research Institute of Agriculture M.G. Safronov. L.N. Vladimirov (ed.). Belgorod: Izdatel’stvo «Sangalova K.Yu.», 2021: 592 p. ISBN: 978-5-6046091-8-7. (in Russian)

7. Semenova V.V., Danilova N.S., Borisova S.Z., Ivanova N.S., Afanas’eva E.Z., Malogulova I.Sh., et al. Medicinal plants of Yakutia. Yakutsk: Ayar, 2022: 368 p. ISBN: 978-5-7696-6356-7. (in Russian)

8. Velichko N.A., Berikashvili Z.N. Study of the chemical composition of common blueberries and development of recipes of drinks based on them. Vestnik Krasnoyarskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of Krasnoyarsk State Agrarian University]. 2016; (7): 126–31. (in Russian)

9. Tabakaev A.V., Tabakaeva O.V. Dry drinks based on extracts of brown algae of the Sea of Japan and fruit and berry juices as functional products. Voprosy pitaniia [Problems of Nutrition]. 2022; 91 (4): 107–14. DOI: https://doi.org/10.33029/0042-8833-2022-91-4-107-114 (in Russian)

10. Elikov A.V., Tsapok P.I., Karpova E.M., Loktev D.B., Nilova L.P., Shmakova L.N. The effect of food products with the addition of blueberry powder (Vaccinium uliginosum L.) on metabolic parameters. Vyatskiy meditsinskiy vestnik [Vyatka Medical Bulletin]. 2021; 2 (70): 63–6. DOI: https://doi.org/10.24412/2220-7880-2021-2-63-66 (in Russian)

11. Snakina T.I., Kukushkina T.A. Variation of chemical composition of fruits of bog blueberry (Vaccinium uliginosum L.) when introducing. Khimiya rastitel’nogo syr’ia [Chemistry of Plant Raw Material]. 2018; (3): 107–14. DOI: https://doi.org/10.14258/jcprm.2018033429 (in Russian)

12. Timofeev S.M. Antioxidant properties of Vaccinium uliginosum berries depending on temperature and humidity growing conditions in various climatopes of Yakutia. Vestnik Severo-Vostochnogo federal’nogo universiteta imeni M.K. Ammosova. [Bulletin of the North-Eastern Federal University named after M.K. Ammosov]. 2020; 2 (76): 23–31. https://doi.org/10.25587/SVFU.2020.76.61505 (in Russian)

13. Timofeev S.M. The effect of atmospheric precipitation on the accumulation of macro- and microelements in Vaccinium uliginosum berries. Agrarniy vestnik Urala [Agrarian Bulletin of the Urals]. 2019; (7): 70–6. DOI: https://doi.org/10.32417/article_5d52b08194c242.53789592 (in Russian)

All articles in our journal are distributed under the CC BY-NC-ND 4.0 (Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International)

© GEOTAR-Media Publishing Group. The use of textual and illustrative content from this publication for the training of any artificial intelligence systems - including machine learning models and neural networks - is strictly prohibited without the prior written consent of the copyright holder.