Vitamin C in fruits and vegetables

AbstractStrong opinion about reducing vitamin C content in traditional cultivars of fruits and vegetables as a result of intensive farming practices, on the one hand, and depletion of soil, waste of fertilizers, on the other hand, takes place. The aim of the study was to assess changes in vitamin C content in fresh vegetables, fruits and berries from the 40s of last century to the present. Available national and foreign data from official tables of the chemical composition tables published in different years, including the most typical values, based on the results conducted in a number of research institutes, laboratories and university departments, as well as some original investigations and unpublished own results were used to analyze possible changes of vitamin C content in fruits and vegetables. For comparison we take into consideration only results from the most common and affordable since the last century method of visual titration, which has a relative error of 20%. Analysis of vitamin C content conducted according 5–58 studies from the 40s of the last century to the present, for 32 types of greens and vegetables (potatoes, various types of cabbage and onion, garlic, carrot, turnip, tomato, pepper, eggplant, cucumber, squash, peas, turnip, garden radish, parsnip, rhubarb, parsley, dill, lettuce, onion, spinach, sorrel), and according to 6–50 studies of 24 sorts of fruits (apple, pear, mandarin, orange, lemon, grapefruit, pineapple, banana, watermelon, cantaloupe, grapes, peach, apricot, plum, cherry, blackberry, blueberry, strawberry, raspberry, blackberry, gooseberry, black currant, red and white) has been done. It was found that the average content of vitamin varies slightly. Deviations from the average for all the years of research do not exceed the standard deviation. Analysis of longitudinal data did not confirm a vitamin C decrease. This means that vitamin value C of fruits and vegetables remains approximately constant, due to the successful selection of new varieties with increased vitamin value. Thus, the view of reducing the C-vitamin value in cultivars produce proved unfounded.

Keywords:vitamin C, change of vitamin C value, fresh vegetables, fresh fruits, fresh berries

Вопр. питания. - 2013. - № 3. - С. 45-52.

Витамин С, как и все витамины, относится к незаменимым (эссенциальным) пищевым веществам. Организм человека не синтезирует этот витамин, а следовательно, он должен получать его с пищей в составе рациона, причем постоянно, ежедневно. В процессе жизнедеятельности витамин С непрерывно расходуется, поэтому если он перестанет поступать с пищей, то содержание этого витамина в тканях постепенно будет уменьшаться, и в конце концов они его практически лишатся. По мере обеднения тканей витамином С функции организма будут нарушаться, а при полном его израсходовании наступит С-авитаминоз (цинга).

Обеспеченность организма человека этим витамином зависит в первую очередь от его поступления с пищей растительного происхождения. Существует заблуждение, что витаминами богаты овощи и фрукты. На самом деле овощи и фрукты содержат витамин С (аскорбиновая кислота), каротин (предшественник витамина А), другие каротиноиды, фолиевую кислоту и витамин K [12, 20, 26, 32-34]. Остальные витамины (А, D, группы В) содержатся в основном в продуктах животного происхождения - мясе, молоке и яйцах, а также в зерновых пищевых продуктах.

При оценке витаминного качества того или иного пищевого продукта необходимо учитывать не только его С-витаминную ценность, но и частоту его использования в питании, в том числе в свежем, не переработанном виде. Оказалось, что в питании детского и взрослого населения России одним из основных источников этого витамина является картофель [10]. За счет него поступает до 20% от всего количества витамина С, содержащегося в суточном рационе. Среди овощей за ним следуют капуста (до 10%), огурцы и помидоры (8%), лук и чеснок (4,5%). Фрукты и ягоды обеспечивают 39%, цитрусовые - около 10% от всего поступления витамина С с пищей.

Значительные колебания (естественная вариабельность) содержания витамина С в одних и тех же растениях зависят от места их произрастания, состава почвы, использования минеральных удобрений, агротехнических приемов, освещенности, сорта, периода вегетации (степени зрелости), условий и срока хранения, а также от способа изготовления продуктов из них в промышленных условиях (технологические особенности) и приготовления в домашних условиях [2, 3, 7-9, 13, 15, 18-20, 27, 28, 41, 42, 45]. К снижению содержания витамина С в сельскохозяйственных культурах может приводить воздействие неблагоприятных экологических факторов [29]. Витамин С - самый лабильный и нестойкий среди витаминов. Его содержание в овощах, фруктах и ягодах значительно уменьшается при хранении. Через 2-3 мес хранения в большинстве растительных продуктов витамин С разрушается наполовину [19]. При жарении и варке его потери могут достигать 30-80% [20]. Этот витамин легко переходит в отвар, поэтому варка картофеля в кожуре сокращает потери витамина С в 2 раза по сравнению с варкой очищенного картофеля.

Cодержание витамина С в плодах дикорастущих яблонь варьирует в диапазоне 10-70 мг на 100 г [5]. При этом считается, что содержание этого витамина в дикорастущих видах растений превышает таковое в соответствующих культурных сортах [23]. Так, по данным 1946 г., содержание витамина С в листьях дикорастущих луков составило 88±250 мг в 100 г, тогда как в 100 г пера культурного лука - 16±90 мг [22]. На основании этого в научной литературе сложилось устойчивое мнение о том, что применение интенсивных агротехнических приемов, с одной стороны, и обеднение почв, нерациональное использование удобрений, с другой стороны, сопровождается снижением С-витаминной ценности традиционно возделываемых культурных сортов плодоовощной продукции.

В задачу исследования входила оценка изменения содержания витамина С в плодоовощной продукции, начиная с 1940-х гг. по настоящее время.

Материал и методы

Решение поставленной задачи имеет определенные трудности. В первую очередь они обусловлены естественной вариабельностью содержания витамина С (аскорбиновой кислоты) в овощах, плодах и ягодах. Сортовые различия по содержанию этого витамина для картофеля могут достигать 3,6 раза [37], в плодах тыквы - 6,8 раза [21], в петрушке листовой - 5-кратного размера [16]. Кроме того, на результатах анализа этого витамина могут сказаться не только условия отбора образцов продукции и приготовления проб, но и используемые методы анализа (титрометрические, фотометрические, хроматографические и др.) [4, 17].

Наиболее простым и благодаря этому часто используемым методом определения витамина С в сельскохозяйственной продукции, экстракты которой не обладают окраской или слабо окрашены, по-прежнему остается чувствительный и специфичный метод визуального окислительно-восстановительного титрования раствором 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия [4], предложенный Тильмансом еще в начале XX в. [43]. Учитывая, что в начале прошлого века самым распространенным и доступным методом определения витамина С был именно метод визуального титрования, для сравнительного анализа были использованы результаты, полученные только этим методом (ГОСТ 24556 "Продукты переработки плодов и овощей. Методы определения витамина С"), имеющим относительную погрешность 20%.

Для анализа данных по содержанию витамина С в плодоовощной продукции были использованы доступные нам отечественные [25, 26, 30, 31, 33] и зарубежные [34, 44] официальные справочные таблицы, изданные в разные годы. В таблицах представлены наиболее типичные величины, полученные на основании многочисленных анализов, проведенных в ряде научно-исследовательских институтов, лабораторий и на кафедрах вузов. Помимо этого были использованы некоторые авторские работы [1, 6, 11, 14, 35, 36, 38-40, 45] и неопубликованные данные собственных исследований.

Для анализа данных был предпринят следующий подход. Все величины содержания аскорбиновой кислоты в плодоовощной продукции были округлены до целых значений. Резко выделяющиеся значения выявляли с помощью критерия Н.В. Смирнова [24] при уровне значимости р=0,05 и в дальнейшем анализе не учитывали. Для каждой культуры за все годы исследования находили среднюю величину и наносили на рисунок в виде сплошной горизонтальной линии, а стандартное отклонение изображали горизонтальными пунктирными линиями (рис. 1-3). Экспериментальные данные обрабатывали с помощью пакета анализа данных Microsoft®Office Excel 2003 и SPSS Statistics для Windows (версия 18.0).

Результаты и их обсуждение

Овощи

В табл. 1 представлены данные по содержанию витамина С в овощной продукции. Как следует из данных этой таблицы, среднее содержание витамина С в картофеле по результатам 18 исследований, проведенных в разные годы, составило 14±7 мг на 100 г. Как видно на рис. 1, большинство результатов укладываются в "коридор", ограниченный стандартным отклонением для этой культуры. Наиболее часто встречаемой величинойбыла 10 мг/100 г. Только 5 результатов определения этого витамина (27,8%), проведенного в 1940-е и 1960-е гг., не вошли в этот "коридор". При этом имеются отклонения за пределы "коридора" как в большую, так и в меньшую сторону. Сравнение величин, полученных в последние годы, с результатами более ранних исследований показывает, что содержание витамина С в картофеле не претерпело заметного изменения.

Примерно такая же картина наблюдается для разных видов капусты. Большинство результатов (72,7-100%) укладываются в "коридор", ограниченный стандартным отклонением. Лишь два значения содержания витамина С в белокочанной капусте (16,7%), полученные в 1940-е гг., в среднем на треть превышают "коридор". В содержании витамина С в цветной капусте значения выпадают за пределы разброса данных как в большую, так и в меньшую сторону. Количество выпадающих значений составляет соответственно 9,1 и 18,2%.

Содержание витамина С в томатах в среднем составляет 19±7 мг на 100 г, при этом 89,7% результатов попадают в диапазон, ограниченный стандартным отклонением. Наиболее часто обнаруживаемое количество составляет 17 мг/100 г.

С-витаминная ценность сладкого болгарского перца составляет в среднем 165±50 мг на 100 г. Содержание витамина С колеблется от 77 до 250 мг на 100 г перца. Как в меньшую, так и в большую сторону за пределы стандартного отклонения средней величины выпадает 16% значений.

В случае огурцов все величины содержания витамина С за исключением 3 значений (15,8%) достаточно тесно прилегают к среднему значению 7±3 мг на 100 г. Примерно такая же картина наблюдается для моркови (15% выпадающих за границы "коридора" значений). Подавляющее количество результатов определения аскорбиновой кислоты в этом овоще группируется вблизи среднего значения, составляющего 5±1 мг на 100 г моркови.

Фрукты и ягоды

В табл. 2 приведены данные по содержанию витамина С во фруктах и в ягодах. Среднее содержание витамина С в 4 видах цитрусовых, важных источниках этого витамина, сохраняется примерно на постоянном уровне. Отклонения за пределы разброса данных как в большую, так и в меньшую сторону обнаруживаются практически с одинаковой частотой (20-30%). В целом, не претерпело принципиальных изменений и содержание витамина С в бахчевых культурах. Как в ранние годы, так и в настоящий период обнаруживаются единичные отклонения от среднего содержания и в большую, и в меньшую сторону.

Содержание витамина С в цитрусовых и бахчевых культурах остается достаточно стабильным в течение всего периода анализа (рис. 2).

Рис. 1. Содержание аскорбиновой кислоты в картофеле и овощах в динамике

По оси абсцисс - год исследования, по оси ординат - содержание витамина С, мг/100 г. Здесь и на рис. 2 и 3 сплошной горизонтальной линией обозначено среднее значение за все годы, горизонтальными пунктирными линиями - стандартное отклонение от среднего значения. Разбросы даны с относительной погрешностью метода 20%.

Рис. 2. Содержание аскорбиновой кислоты в цитрусовых, бахчевых культурах и яблоках в динамике

Рис. 3. Содержание аскорбиновой кислоты в ягодах и фруктах

Что касается содержания витамина С в таких традиционных для нашей страны и доступных практически круглый год фруктах, как яблоки, его среднее содержание в культурных сортах составило 13 мг/100 г. В зависимости от сорта колебания составили от 2 до 45 мг на 100 г, т.е. различия достигли 22,5 раз [22]. Значительные колебания содержания этого витамина (от 2,3 до 31,8 мг/100 г), зависящие не только от сорта, но и от степени зрелости, продолжительности и условий хранения яблок, отмечены также в работе Херманна [40]. Из обнаруженных нами в литературе 50 значений в 54% исследований содержание витамина С составило от 2 до 10 мг/100 г.

В пятой части исследований содержание витамина колебалось от 10 до 20 мг/100 г, в десятой - от 20 до 30 г/100 г, в 14% - от 30 до 40 мг/100 г и лишь в 2% исследований обнаружено более 40 мг витамина С (рис. 2).

Количество витамина С, определенное в разных ягодах и фруктах, остается характерным для данного конкретного вида (табл. 2). Об этом свидетельствуют величины, группирующиеся вблизи среднего значения за все годы исследований (сплошная горизонтальная линия на рис. 3). Большинство значений находится внутри "коридора", ограниченного стандартным отклонением. Единственным исключением является крыжовник. Исследованные современные сорта этой ягоды по содержанию аскорбиновой кислоты группируются вблизи нижней границы "коридора" для этой культуры.

Значительные колебания содержания витамина С в черной смородине и вишне могут быть объяснены не только сортовыми различиями, но и трудностями определения этого витамина в интенсивно окрашенных экстрактах этих ягод.

Зеленные культуры

Статистические характеристики содержания витамина С в зеленных культурах представлены в табл. 3. Как следует из приведенных в ней, данных, наибольшую С-витаминную ценность среди зеленных имеют петрушка и укроп. Среднее содержание аскорбиновой кислоты в этих культурах составляет соответственно 134 и 116 мг на 100 г. По данным 14 исследований содержание этого витамина в 100 г лука зеленого колеблется от 16 до 60 мг. Результаты определения витамина С в других зеленных группируются вблизи средней величины для каждой культуры (рис. 4), о чем свидетельствует величина моды для каждого из видов (табл. 3).

Таблица 1. Содержание витамина С (мг/100 г) в свежих овощах по результатам исследований, выполненных с 1940-х гг. по настоящее время

Таблица 2. Содержание витамина С (мг/100 г) в свежих фруктах и ягодах по результатам исследований, выполненных с 1940-х гг. по настоящее время

Заключение

По данным 4-58 исследований проведено сравнение содержания витамина С в 24 видах овощной продукции (картофель, разные виды капусты и лука, чеснок, морковь, брюква, томат, перец, баклажан, огурец, тыква, зеленый горошек, репа, редис, редька); по данным 5-17 исследований - в 8 видах зеленной продукции (лук зеленый, петрушка, укроп, салат, сельдерей, черемша, шпинат, щавель); по данным 6-50 исследований - в 10 видах фруктов (мандарин, апельсин, лимон, грейпфрут, ананас, банан, яблоко, груша, арбуз, дыня), а также в 14 видах ягод (виноград, персик, абрикос, слива, вишня, черника, голубика, клубника, малина, ежевика, крыжовник, смородина черная, красная и белая). Статистический анализ показал, что в среднем содержание этого витамина в каждой культуре изменяется незначительно. Отклонения от среднего значения (за годы исследований) не превышают стандартное отклонение с учетом относительной погрешности метода определения аскорбиновой кислоты (20%). Это означает, что С-витаминная ценность большинства овощей и фруктов остается примерно на постоянном уровне, тем более что предпринимаются небезуспешные попытки по селекции новых сортов овощей и фруктов, имеющих повышенную витаминную ценность.

По содержанию витамина С свежие овощи выстраиваются в следующем ряду убывания: перец > капуста > редька > редис > томаты > репа > кабачки, картофель > чеснок, лук-репка, тыква, ревень > огурец > морковь. Для свежих ягод и фруктов по содержанию аскорбиновой кислоты ряд имеет следующий вид: смородина черная > земляника > цитрусовые, крыжовник > малина, ананас, красная и белая смородина >яблоки, вишня > персик, банан > абрикос, арбуз > слива, груша > виноград. Для зеленных овощей характерно следующее распределение: петрушка > укроп > черемша, шпинат > перо лука > щавель > салат. Приведенное расположение плодоовощной продукции по содержанию витамина С не претерпело изменения за последние 50-70 лет. Присущее тому или иному виду растения содержание витамина С является его характерным и достаточно постоянным признаком. Таким образом, мнение о том, что С-витаминная ценность культурных сортов плодоовощной продукции снизилась, при анализе многолетних данных не получило подтверждения, т.е. оказалось необоснованным. Естественно, однако, что вследствие разной частоты потребления, а также потерь при кулинарной обработке вклад того или иного вида плодоовощной продукции в обеспечение населения витамином С, как уже отмечалось выше, существенно отличается от приведенных выше рядов.

Рис. 4. Содержание аскорбиновой кислоты в зеленных культурах в динамике

Таблица 3. Содержание витамина С (мг/100 г) в свежей зелени по результатам исследований, выполненных с 1940-х гг. по настоящее время

Литература

1. Бременер С.М. Витамины. - М.: Медгиз, 1959. - 172 с.

2. Голубев Ф.В. // Гавриш. - 2002. - № 3. - С. 30-32.

3. Голубкина Н.А., Кошелева О.В. // Вопр. питания. - 1994. - № 5. - С. 3-4.

4. Голубкина Н.А., Прудник О.В. // Журн. аналит. химии. - 1989. - Т. XLIV, № 8. - С. 1349-1360.

5. Девятнин В.А. Витамины. - М.: Пищепромиздат, 1948. - 280 с.

6. Ефремов В.В. Витамины и их значение для здоровья. - М.: Военное издательство военного министерства СССР, 1952. - 88 с.

7. Исаева Е.Н., Самошкин Е.Н. // Известия вузов. Лесной журнал. - 2002. - № 2. - С. 114-116.

8. Камалеев Х.Б., Гинс М.С., Агафонов А.Ф. и др. Труды IV Междунар. симп. "Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования". - М., 2001. - Т. 2. - С. 483-486.

9. Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Бекетова Н.А. и др. // Вопр. питания. - 2002. - № 5. - С. 3-6.

10. Кошелева О.В, Батурин А.К., Шатнюк Л.Н. // Вопр. питания. - 2006. - Т. 75, № 2. - С. 14-18.

11. Кошелева О.В., Городкова Н.С., Сигалова Е.В. и др. Материалы X Всерос. конгр. диетологов и нутрициологов "Питание и здоровье". - М., 2008. - С. 60-61.

12. Кудряшов Б.А. Биологические основы учения о витаминах. - М.: Советская наука, 1948. - 544 с.

13. Максименко М.Г. // Плодоводство. - 1999. - Т. 12. - С. 155-159.

14. Матвеева Р.Н., Буторова О.Ф., Репях М.В. и др. // Химия растительного сырья. - 1998. - № 2. - С. 31-36.

15. Овчаров К.Е. Витамины растений. - М.: Колос, 1969. - 328 с.

16. Потехин Г.А., Харченко В.А., Пивоваров В.Ф. и др. // Гавриш. - 2011. - № 1. - С. 40-43.

17. Руководство по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов / Под ред. И.М. Скурихина, В.А. Тутельяна. - М.: Брандес-Медицина, 1998. - 340 с.

18. Семенова И.А., Беркетова Л.В., Кошелева О.В.И др. // Хранение и переработка сельхозсырья. - 1998. - № 12. - С. 17-18.

19. Скурихин И.М., Шатерников В.А. Как правильно питаться. - М.: Агропромиздат, 1987. - 256 с.

20. Скурихин И.М., Тутельян В.А. Таблицы химического состава и калорийности российских продуктов питания. Справочник. - М.: ДеЛи принт, 2007. - 276 с.

21. Скрипников Ю.Г., Коровкина М.Ю. // Вестн. овощевода. - 2010. - № 1 (4). - С. 40-41.

22. Смотров В.Н. Витамины и их клиническое значение. 2-е изд. - М.: МЕДГИЗ, 1946. - 236 с.

23. Спиричев В.Б. Азбука жизни // Отраслевое питание. - 2006. - № 2. - С. 48-57.

24. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. - М.: Машиностроение, 1985. - С. 52-54.

25. Таблицы химического состава и питательной ценности пищевых продуктов. - М.: Медгиз, 1954. - 92 с.

26. Таблицы химического состава и питательной ценности пищевых продуктов / Под ред. Ф.Е. Будагяна. - М: Медгиз, 1961. - 603 с.

27. Тимофеева В.Н., Черепанова А.В., Полякова Т.А. и др. // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2004. - № 12. - С. 49-50.

28. Тоточава Х., Папунидзе С., Ванидзе М. и др. // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2004. - № 12. - С. 13-14.

29. Турдиева С. // Достижения науки и техники АПК. - 2002. - № 8. - С. 39-40.

30. Тутельян В.А. Химический состав и калорийность российских продуктов питания: Справочник. - М.: ДеЛи плюс, 2012. - 284 с.

31. Химический состав пищевых продуктов. Справочные таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности пищевых продуктов / Под ред. А.А. Покровского. - М.: Пищевая промышленность, 1976. - 228 с.

32. Химический состав пищевых продуктов / Под ред. И.М. Скурихина, М.Н. Волгарева. - М.: Агроромиздат, 1987. - 224 с.

33. Химический состав российских пищевых продуктов: Справочник / Под ред. И.М. Скурихина, В.А. Тутельяна. - М.: ДеЛи принт, 2002. - 236 с.

34. Химический состав и энергетическая ценность пищевых продуктов: Справочник МакКанса и Уиддоусона / Пер. с англ. под общ. ред. А.К. Батурина. - СПб.: Профессия, 2006. - 416 с.

35. Abushita A.A., Hebshi E.A. Daood H.G. et al. // Food Chem. - 1997. - Vol. 60, N 2. - Р. 207-212.

36. Chatterjee R., Jana J.C., Paul P.K. // Indian J. Agric. Sci. - 2012. - Vol. 82, N 4. - P. 323-327.

37. Egoville M.J., Sullivan J.F., Kozempel M.F. et al. // Am. Potato J. - 1988. - Vol. 65, N 2. - P. 91-97.

38. Hak-Yoon J.U., Mullin W.J. // Can. J. Plant Sci. - 1987. - Vol. 67, N 1. - P. 331-335.

39. Harris L.J., Olliver M. // Biochem J. - 1942. - Vol. 36, N 1-2. - P. 15 5 -18 2 .

40. Herrmann K. Inhaltsstoffe der Apfel (ausser Aromastoffen und Pflanzenphenolen) // Ind. Obst- Gemuseverwertung. - 1998. - В. 83, N 8. - S. 234-241.

41. Lester G.E., Crosby K.M. // J. Am. Soc. Hortic. Sc. - 2002. - Vol. 127, N 5. - P. 843-847.

42. Nadolna J., Kwansniewska J. // Przem. Ferment. Owoc. Warz. - 1987. - Vol. 31, N 10. - P. 23-26. (реф.)

43. Tillmans J., Hirsch P., Jackisch J. // Z. Lebensmit t.-Untersuch. - 1932. - Bd. 63. - S. 241-267.

44. USDA National Nutrient Database for Standard Reference, Release 24 Vitamin C, total ascorbic acid (mg) Content of Selected Foods per Common Measure, sorted alphabetically https://www.ars.usda.gov/SP2UserFiles/Place/12354500/Data/SR24/nutrlist/sr24a401.pdf

45. Willi R. Vitamin C und Ernдhrung. - Stuttgart: Ferdinand Enke Verlag, 1939. - 96 s.