ovoshchiОвощи РоссииVegetable crops of Russia2072-91462618-7132Федеральный научный центр овощеводства10.18619/2072-9146-2023-6-84-89ovoshchi-2284Research ArticleСАДОВОДСТВО, ОВОЩЕВОДСТВО, ВИНОГРАДАРСТВО И ЛЕКАРСТВЕННЫЕ КУЛЬТУРЫHORTICULTURE, VEGETABLE PRODUCTION, VITICULTURE AND MEDICINAL CROPSПитательные и биологически активные соединения капусты краснокочаннойNutrients and bioactive compounds of red cabbagehttps://orcid.org/0000-0002-6551-5203АртемьеваА. М.ArtemyevaA. M.

Анна Майевна Артемьева – кандидат с.-х. наук, и. о. заведующего отделом генетических ресурсов овощных и бахчевых культур, ведущий научный сотрудник

ResearcherID: I-5319-2018; ScopusAuthorID: 14014607500

190000, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 42-44

Anna M. Artemyeva  – Cand. Sci. (Agriculture), Acting Head of the Department of Genetic Resources of Vegetable and Melon Crops, Leading Researcher

ResearcherID: I-5319-2018; ScopusAuthorID: 14014607500

190000 Saint-Petersburg, Bolshaya Morskaya str., 42-44

akme11@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6201-4294СоловьеваА. Е.SolovyevaA. E.

Алла Евгеньевна Соловьева – кандидат биол. наук, старший научный сотрудник отдела биохимии и молекулярной биологии

ResearcherID is: B-8742-2017

190000, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, 42-44

Alla E. Solovyeva – Cand. Sci. (Biology), Senior Researcher at the Department of Biochemistry and Molecular Biology

ResearcherID is: B-8742-2017

190000 Saint-Petersburg, Bolshaya Morskaya str., 42-44

alsol64@yandex.ruФГБНУ ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР)РоссияFederal State Budgetary Scientific Organization Federal Research Centre All-Russian Institute Of Plant Genetic Resources named on N.I.Vavilov (VIR)Russian Federation202304122023068489Copyright © Артемьева А.М., Соловьева А.Е., 20232023Артемьева А.М., Соловьева А.Е.Artemyeva A.M., Solovyeva A.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vegetables.su/jour/article/view/2284

Цель настоящего исследования – оценка биохимических компонентов в кочанах некоторых сортов капусты краснокочанной (российский сорт Михневская, российский гибрид фирмы Седек ПрометейF1, турецкий сорт Mohrenkopf, гибриды из Нидерландов Zomiro F1, Pecky F1, Ремала F1, японский гибрид Pretino F1), при выращивании в условиях Ленинградской области. Определили содержание сухого вещества, питательных соединений белка и сахаров, биологически активных пигментов антоцианов, хлорофилллов, каротиноидов, фенольных кислот, выраженных в эквивалентах галловой кислоты, а также уровень антиоксидантной активности с использованием DPPH. Установлено, что содержание большинства химических компонентов сильно варьировало между образцами, особенно сахаров, пигментов, фенольных соединений. В результате метаболомного профилирования выявлены девять моносахаров (84% от суммы) и два дисахара, в том числе пять сахаров, общих для всех исследованных образцов, преобладающий из них фруктоза. Содержание суммы хлорофиллов в кочанах было в пределах 0,48-50,43 мг/100 г (хлорофилл а составил 70%), каротиноидов в пределах 0,95-15,58 мг/100 г. Каротиноиды включали каротины, представленные в основном β-каротином, лютеины, виолаксантины, ксантофиллы. Основным антоцианом у образцов капусты краснокочанной является цианидин. Всего идентифицировано 19 компонентов профиля антоцианов; из них основных шесть компонентов, на которые приходится 80% общего количества. Идентифицировали 11 фенольных соединений различной природы, при этом все образцы капусты краснокочанной содержали хинную, феруловую, синаповую кислоты. Найдены источники ценных биохимических признаков для селекции на качество для здорового питания: высоким содержанием сухого вещества выделился сорт капусты краснокочанной Mohrenkopf; сахаров – гибрид Zomiro F1; антоцианов – гибрид Реску F1; фенольных соединений – Реску F1 и Mohrenkopf; высокой антиоксидантной активностью – Михневская, Mohrenkopf и Реску F1.

The purpose of this study is to evaluate the biochemical components in the heads of some red cabbage accessions (Russian cultivar Mikhnevskaya, Russian hybrid from Co Sedek Promethey F1, Turkish variety Mohrenkopf, hybrids from the Netherlands Zomiro F1, Pecky F1, Remala F1, Japanese hybrid Pretino F1), during cultivation in the conditions of the Leningrad region. The content of dry matter, nutritional compounds of protein and sugars, biologically active pigments anthocyanins, chlorophylls, carotenoids, phenolic acids expressed in gallic acid equivalents, as well as the level of antioxidant activity using DPPH were determined. It was found that the content of most chemical components varied greatly between accessions, especially sugars, pigments, and phenolic compounds. As a result of metabolomic profiling, nine monosaccharides (84% of the total) and two disaccharides were identified, including five sugars common to all studied accessions, the predominant of which was fructose. The content of total chlorophylls in heads of cabbage was in the range of 0.48-50.43 mg/100 g (chlorophyll a was 70%), carotenoids in the range of 0.95-15.58 mg/100 g. Carotenoids included carotenes, represented mainly by βcarotene, luteins, violaxanthins, xanthophylls. The main anthocyanin in red cabbage accessions is cyanidin. A total of 19 components of the anthocyanin profile were identified; of which there are six main components, that account for 80% of the total. 11 phenolic compounds of various nature were identified, and all studied accessions contained quinic, ferulic, and sinapic acids. Sources of valuable biochemical traits have been found for breeding on quality for healthy nutrition: the cultivar Mohrenkopf stood out for its high content of dry substances; sugars – hybrid Zomiro F1; anthocyanins – hybrid Pecky F1; phenolic compounds – Pecky F1 and Mohrenkopf; high antioxidant activity - Mikhnevskaya, Mohrenkopf and Pecky F1.

капуста краснокочаннаяпитательные соединениябиологически активные веществаred cabbagenutrients compoundsbiologically active compoundsИсследование выполнено в рамках проекта «Национальная сетевая коллекция генетических ресурсов растений для эффективного научно-технологического развития РФ в сфере генетических технологий» по задаче «Раскрытие закономерностей изменчивости и генетического контроля содержания метаболитов овощных и бахчевых культур для формирования системы здорового питания». Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации по договору № 075-152021-1050 от 28.09.2021The study was carried out within the framework of the project “National Network Collection of Plant Genetic Resources for Effective Scientific and Technological Development of the Russian Federation in the Field of Genetic Technologies” for the task “Disclosure of patterns of variability and genetic control of the content of metabolites of vegetable and melon crops for the formation of a healthy nutrition system.” The work was carried out with the support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation under contract No. 075-15-2021-1050 dated September 28, 2021.ReferencesАсякина Л.К., Степанова А.А., Тамарзина Т.В., Лосева А.И.,Величкович Н.С., 2022 Социально-экономический и гуманитарный журнал. 2022;(3):29–41. DOI 10.36718/2500-1825-2022-3-29-41. EDN EMRFLB.. Asyakina L.K., Stepanova A.A., Tamarina T.V., Loseva A.I., Velichkovich N.S. Functional food russian market for a healthy lifestyle. Socio-economic and Humanitarian Journal. 2022;(3):29-41. 2022;(3):29–41. DOI 10.36718/2500-1825-2022-3-29-41. EDN EMRFLB. (in Russ.)Ticha M.B., Haddar W., Meksi N., Guesmi A., Mhenni M.F. Improvingdyeability of modified cotton fabrics by the natural aqueous extract from red cabbage using ultrasonic energy. Carbohydrate polymers. 2016;(154):287–295. DOI: 10.1016/j.carbpol.2016.06.056Buko V.U., Moroz V.L., Shlyakhtun A.G., Samoylik A.A., LukivskayaO.Ya., Naruta E.E., Belanovskaya E.B., Sidorovich E.A., Kuzmitskaya I.A., Zhuk O.N. Immunomodulatory effects of anthocyanidins from red cabbage in experimental diabetes mellitus – Medicinal plants: biodiversity, technologies, application: collection of scientific articles based on the materials of the I International Scientific and Practical Conference. Grodno: GGAU, 2014. P. 96-99. (in Russ.)Draghici G.A., Lupu M.A., Borozan A.-B., Nica D., Alda S., Alda L.,Gogoasa I., Gergen I., Bordean D.-M. Red cabbage, millennium’s functional food. JOURNAL of Horticulture, Forestry and Biotechnology. 2013;17(4):52- 55.Naruta E.E., Belonovskaya E.B., Kirko S.N., Lukivskaya O.Ya.,Kuzmitskaya I.A., Zhuk O.N., Buko V.U. Study of antidiabetic properties of flavonoids from red cabbage – Medicinal plants: biodiversity, technologies, application: collection of scientific articles based on the materials of the I International Scientific and Practical Conference. Grodno: GGAU, 2014. P. 167-170. (in Russ)Drozdowska M., Leszczy´nska T., Koronowicz A., Piasna-Słupecka E.,Domagała D., Kusznierewicz B. Young shoots of red cabbage are a better source of selected nutrients and glucosinolates in comparison to the vegetable at full maturity. European Food Research and Technology. 2020;246(12):2505–2515. 10.1007/s00217-020-03593-xErmakov A.I. Methods of biochemical research of plants. L., 1987. Ermakov A.I. Biochemical research methods of plants. Leningrad, 1987. (in Russ)Sankhari J.M., Thounaojam M.C., Jadeja R.N., Devkar R.V.,Ramachandran A.V. Anthocyanin-rich red cabbage (Brassica oleracea L.) extract attenuates cardiac and hepatic oxidative stress in rats fed an atherogenic diet. J. Sci. Food Agric. 2012;92(8):1688-1693. DOI:10.1002/jsfa.5532Karbovskaya R. V., Boris I. I. Identification of anthocyanins using HPLCas a method of confirming the authenticity of fruit and berry raw materials and finished products // Journal of Chromatographic Companionship. 2008;VІІI(3-4):13-33. (in Russ)Khurana S, Venkataraman K, Hollingsworth A, Piche M, Tai TC.Polyphenols: Benefits to the Cardiovascular System in Health and in Aging. Nutrients. 2013;5(10):3779-3827. http://www.mdpi.com/20726643/5/10/3779Smolikova G.N., Shavarda A.L., Alekseichuk I.V., Chantseva V.V.,Medvedev S.S. The metabolomic approach to the assessment of cultivar specificity of Brassica napus L. seeds. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii– Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2015;19(1):121-127. EDN TWQXUJ. (in Russ)Ghareaghajlou N., Hallaj-Nezhadi S., Ghasempour Z. Red cabbageanthocyanins: Stability, extraction, biological activities and applications in food systems. Food Chemistry. 2021;(365):130482. DOI: 10.1016/j.foodchem.2021.130482Ghareaghajlou N., Hallaj-Nezhadi S., Ghasempour Z. Red cabbageanthocyanins: Stability, extraction, biological activities and applications in food systems. Food Chemistry. 2021;(365):130482. DOI: 10.1016/j.foodchem.2021.130482Bridle P., C.F. Timberlake. Anthocyanins as natural food colours –selected aspects. Food Chemistry. 1997;58(1–2):103-109.Bridle P., C.F. Timberlake. Anthocyanins as natural food colours –selected aspects. Food Chemistry. 1997;58(1–2):103-109.Rossetto M., Vanzani P., Mattivi F., Lunelli M., Scarpa M., Rigo A.Synergistic antioxidant effect of catechin and malvidin 3-glucoside on free radical-initiated peroxidation of linoleic acid in micelles. Archives of Biochemistry and Biophysics. 2002;408(2):239–245. DOI: 10.1016/s00039861(02)00561-1Rossetto M., Vanzani P., Mattivi F., Lunelli M., Scarpa M., Rigo A.Synergistic antioxidant effect of catechin and malvidin 3-glucoside on free radical-initiated peroxidation of linoleic acid in micelles. Archives of Biochemistry and Biophysics. 2002;408(2):239–245. DOI: 10.1016/s00039861(02)00561-1Saint-Cricq de Gaulejac N., Glories Y., Vivas N. Free radical scavenging effect of anthocyanins in red wines. Food Research International. 1999;(32):327–333.Saint-Cricq de Gaulejac N., Glories Y., Vivas N. Free radical scavenging effect of anthocyanins in red wines. Food Research International. 1999;(32):327–333.Буко В.У., Мороз В.Л., Шляхтун А.Г., Самойлик А.А., ЛукивскаяО.Я., Нарута Е.Е., Белановская Е.Б., Сидорович Е.А., Кузьмицкая И.А., Жук О.Н. Иммуномодулирующие эффекты антоцианидинов из краснокочанной капусты при экспериментальном сахарном диабете – Лекарственные растения: биоразнообразие, технологии, применение: сборник научных статей по материалам I Международной научнопрактической конференции. Гродно: ГГАУ, 2014. С. 96-99.Буко В.У., Мороз В.Л., Шляхтун А.Г., Самойлик А.А., ЛукивскаяО.Я., Нарута Е.Е., Белановская Е.Б., Сидорович Е.А., Кузьмицкая И.А., Жук О.Н. Иммуномодулирующие эффекты антоцианидинов из краснокочанной капусты при экспериментальном сахарном диабете – Лекарственные растения: биоразнообразие, технологии, применение: сборник научных статей по материалам I Международной научнопрактической конференции. Гродно: ГГАУ, 2014. С. 96-99.Нарута Е.Е., Белоновская Е.Б., Кирко С.Н., Лукивская О.Я.,Кузьмицкая И.А., Жук О.Н., Буко В.У. Изучение антидиабетических свойств флавоноидов из капусты краснокачанной – Лекарственные растения: биоразнообразие, технологии, применение: сборник научных статей по материалам I Международной научно-практической конференции. Гродно: ГГАУ, 2014. С. 167- 170.Нарута Е.Е., Белоновская Е.Б., Кирко С.Н., Лукивская О.Я.,Кузьмицкая И.А., Жук О.Н., Буко В.У. Изучение антидиабетических свойств флавоноидов из капусты краснокачанной – Лекарственные растения: биоразнообразие, технологии, применение: сборник научных статей по материалам I Международной научно-практической конференции. Гродно: ГГАУ, 2014. С. 167- 170.Hosseini S., Gharachorloo M., Ghiassi-Tarzi B., Ghavami M. Evaluationof the organic acids ability for extraction of anthocyanins and phenolic compounds from different sources and their degradation kinetics during cold storage. Polish Journal of Food and Nutrition Sciences. 2016;66(4):261–270. DOI:10.1515/pjfns-2015-0057Hosseini S., Gharachorloo M., Ghiassi-Tarzi B., Ghavami M. Evaluationof the organic acids ability for extraction of anthocyanins and phenolic compounds from different sources and their degradation kinetics during cold storage. Polish Journal of Food and Nutrition Sciences. 2016;66(4):261–270. DOI:10.1515/pjfns-2015-0057Podsędek A., Majewska I., Kucharska A.Z. Inhibitory potential of redcabbage against digestive enzymes linked to obesity and type 2 diabetes. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2017;65(33):7192–7199. DOI:10.1021/acs.jafc.7b02499Podsędek A., Majewska I., Kucharska A.Z. Inhibitory potential of redcabbage against digestive enzymes linked to obesity and type 2 diabetes. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2017;65(33):7192–7199. DOI:10.1021/acs.jafc.7b02499Farooq S., Shah M.A., Siddiqui M.W., Dar B.N., Mir S.A., Ali A. Recenttrends in extraction techniques of anthocyanins from plant materials. Journal of Food Measurement and Characterization. 2020;14(6):3508–3519. DOI:10.1007/s11694-020-00598-8Farooq S., Shah M.A., Siddiqui M.W., Dar B.N., Mir S.A., Ali A. Recenttrends in extraction techniques of anthocyanins from plant materials. Journal of Food Measurement and Characterization. 2020;14(6):3508–3519. DOI:10.1007/s11694-020-00598-8Freitas P.A.V., Silva R.R.A., de Oliveira T.V., Soares R.R.A., JuniorN.S., Moraes A.R.F., Pires A.C.d.S., Soares N.F.F. Development and characterization of intelligent cellulose acetate-based films using red cabbage extract for visual detection of volatile bases. LWT. 2020;132(1):109780. DOI:10.1016/j.lwt.2020.109780Freitas P.A.V., Silva R.R.A., de Oliveira T.V., Soares R.R.A., JuniorN.S., Moraes A.R.F., Pires A.C.d.S., Soares N.F.F. Development and characterization of intelligent cellulose acetate-based films using red cabbage extract for visual detection of volatile bases. LWT. 2020;132(1):109780. DOI:10.1016/j.lwt.2020.109780Ермаков А.И. Методы биохимического исследования растений. Л.,1987.Ермаков А.И. Методы биохимического исследования растений. Л.,1987.Wu X., Beecher G.r., Holden J.M., Haytowitz D.B., Gebhardt S.E., PriorR.L. Concentration of anthocyanins in common foods in the United States and estimation of normal consumption. J. Agric. Chem. 2006;54(11):4069–4075. DOI: 10.1021/jf060300lWu X., Beecher G.r., Holden J.M., Haytowitz D.B., Gebhardt S.E., PriorR.L. Concentration of anthocyanins in common foods in the United States and estimation of normal consumption. J. Agric. Chem. 2006;54(11):4069–4075. DOI: 10.1021/jf060300lSingleton V.L., Rossi J.A. Сумма фенольных соединений по методуФолина и Чокальтеу в модификации Синглетона и Росси. Am.J. Enol. Vitic. 1965;(16):144-158.Singleton V.L., Rossi J.A. Сумма фенольных соединений по методуФолина и Чокальтеу в модификации Синглетона и Росси. Am.J. Enol. Vitic. 1965;(16):144-158.Карбовская Р.В., Борис И.И. Идентификация антоцианов при помощи ВЭЖХ, как метод подтверждения аутентичности фруктово-ягодного сырья и готовой продукции. Журнал Хроматографічного товариства. 2008;VІІI(3-4):13-33.Карбовская Р.В., Борис И.И. Идентификация антоцианов при помощи ВЭЖХ, как метод подтверждения аутентичности фруктово-ягодного сырья и готовой продукции. Журнал Хроматографічного товариства. 2008;VІІI(3-4):13-33.Смоликова Г.Н., Шаварда А.Л., Алексейчук И.В., Чанцева В.В.,Медведев С.С. Mетаболомный подход к оценке сортовой специфичности семян Brassica napus L. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2015;19(1):121-127. EDN TWQXUJ.Смоликова Г.Н., Шаварда А.Л., Алексейчук И.В., Чанцева В.В.,Медведев С.С. Mетаболомный подход к оценке сортовой специфичности семян Brassica napus L. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2015;19(1):121-127. EDN TWQXUJ.Tendaj M.K. Sawicki B. Mysiak. The content of some chemical compounds in red cabbage (Brassica oleracea L.var. capitata f. rubra) after harvest and long-term storage. Electronic journal of polish agricultural universities. 2013;16(2).Tendaj M.K. Sawicki B. Mysiak. The content of some chemical compounds in red cabbage (Brassica oleracea L.var. capitata f. rubra) after harvest and long-term storage. Electronic journal of polish agricultural universities. 2013;16(2).Idaka E., Yamakita H., Ogawa T., Kondo T., Yamamoto M., Goto T.Structure of Three Diacylated Anthocyanins Isolated from Red Cabbage, Brassica oleracea. Chemistry Letters. 1987;16(6):1213–1216. https://doi.org/10.1246/cl.1987.1213Idaka E., Yamakita H., Ogawa T., Kondo T., Yamamoto M., Goto T.Structure of Three Diacylated Anthocyanins Isolated from Red Cabbage, Brassica oleracea. Chemistry Letters. 1987;16(6):1213–1216. https://doi.org/10.1246/cl.1987.1213Mattila P., Hellstron J. Phenolic acids in potatoes, vegetables, andsome of their products. J. Food Compos. Anal. 2007;(20):152–160. 25. Solovyeva A.E., Shelenga T.V., Konarev A.K., Kurina A.B., Fateev D.A., Kornyukhin D.L., Artemyeva A.M. Nutrient and bioactive substances in VIR Russian brassicas collections. Turkish Journal of Agriculture and Forestry. 2021;45(5):541-556.Mattila P., Hellstron J. Phenolic acids in potatoes, vegetables, andsome of their products. J. Food Compos. Anal. 2007;(20):152–160. 25. Solovyeva A.E., Shelenga T.V., Konarev A.K., Kurina A.B., Fateev D.A., Kornyukhin D.L., Artemyeva A.M. Nutrient and bioactive substances in VIR Russian brassicas collections. Turkish Journal of Agriculture and Forestry. 2021;45(5):541-556.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.