Влияет ли способ выращивания на качество фасоли?

Фасоль обыкновенная (Phaseolus vulgaris L.) является культурой, представляющей высокий пищевой интерес и широко распространённой по всему миру, благодаря чему она рассматривается как потенциальная культура для обеспечения будущей продовольственной безопасности. В работе описано влияние органической и традиционной систем земледелия на питательный и функциональный состав двух сортов рыночного класса «фабада» (местный аборигенный сорт и современный элитный сорт).

Результаты нашего исследования показали, что фасоль, выращенная в органическом земледелии, имеет более высокое содержание белка, фенольных соединений и важных микроэлементов, таких как железо и цинк, по сравнению с семенами из традиционного земледелия. Однако в образцах из традиционной системы также было обнаружено более высокое содержание полиненасыщенных жирных кислот, а также более низкие концентрации фитиновой кислоты и олигосахаридов раффинозы. Напротив, не было выявлено значимых различий в приблизительном химическом составе двух исследованных генотипов, а также в их антиоксидантной активности или уровне фенольных соединений. Элитный сорт сохраняет питательные характеристики местного аборигенного сорта, от которого он происходит, что позволяет предположить, что геномные регионы, затронутые в процессе селекции, не играют важной роли в их генетическом контроле.

Фасоль обыкновенная (Phaseolus vulgaris L.) является одной из важнейших зернобобовых культур и широко возделывается по всему миру (FAO, Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН, 2023a). Семена фасоли представляют интерес благодаря своему питательному составу, характеризующемуся высоким содержанием белка, углеводов, витаминов, минеральных веществ и наличием функциональных соединений, таких как пищевые волокна и фенольные соединения, которые оказывают защитное действие против различных заболеваний (Bennink и Rondini, 2008; Câmara и др., 2013; Hayat и др., 2014; Lo Turco и др., 2016; Chávez-Mendoza и Sánchez, 2017). Поэтому эта зернобобовая культура рассматривается как потенциальная культура для обеспечения будущей продовольственной безопасности (Parodi и др., 2018; Nadeem и др., 2021), снабжая растительным белком растущее население мира, особенно в Африке и развивающихся странах, а также смягчая проблему ожирения в развитых странах благодаря низкому гликемическому индексу. Кроме того, зернобобовые культуры имеют экологические преимущества. Например, бобовые обладают уникальной способностью фиксировать азот в почве и, следовательно, улучшать плодородие почвы, одновременно снижая потребность в использовании традиционных неорганических удобрений, а культура имеет небольшой водный след. По этим причинам зернобобовые играют важную роль в переходе к более устойчивым системам земледелия, которые обеспечивают экономические, экологические и социальные выгоды.

Сельское хозяйство является значительным источником выбросов парниковых газов (CO₂, метана и закиси азота), связанных с изменением климата (Muller и др., 2017). Сокращение сельскохозяйственных выбросов (в основном метана и закиси азота) могло бы сыграть значительную роль в смягчении последствий изменения климата (Lynch и др., 2021). Органическое сельское хозяйство представляет собой комплексную систему управления производством, которая способствует и укрепляет здоровье агроэкосистем, включая биоразнообразие, биологические циклы и биологическую активность почвы. Оно подразумевает использование природных ресурсов (т.е. минералов и продуктов растительного происхождения) и отказ от синтетических удобрений и пестицидов (FAO, Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН, 2023b). Это означает, что органическое земледелие, как правило, оказывает ограниченное воздействие на окружающую среду, а благодаря отсутствию синтетических веществ органическая продукция обычно считается более безопасной и здоровой (Aulakh и др., 2022).

С другой стороны, хорошо известно, что агрономические факторы, такие как тип и плодородие почвы, климатические переменные, управление растениями и используемые сорта, влияют на питательную и функциональную ценность семян фасоли обыкновенной (González и др., 2006; Uyanöz и др., 2007; Medina-Velo и др., 2017; Celmeli и др., 2018; Nicoletto и др., 2019; Philipo и др., 2020; Bosmali и др., 2023). Однако иногда в результатах разных работ, изучающих один и тот же аспект, наблюдаются расхождения, что может быть связано со сложностью воспроизведения испытаний и взаимодействий между различными оцениваемыми факторами (генотип, климатические условия, почва и т.д.).

В этом смысле, хотя кажется очевидным, что органическое земледелие является устойчивой альтернативой традиционному земледелию, и его положительное влияние на некоторые фитохимические вещества сухой фасоли было выявлено, например, более высокое содержание фенольных соединений (Barański и др., 2014; Mastura и др., 2017; Barreto и др., 2021; Bosmali и др., 2023), тем не менее, в других случаях результаты все еще остаются неубедительными, как указывают Barreto и др. (2021). Одной из возможных причин этой недостаточной согласованности, которую следует отметить, является тот факт, что, с одной стороны, на самом деле все еще существует очень мало работ, изучающих различия между органическим и традиционным производством, а с другой стороны, существующие работы обычно представляют собой сравнение значений для коммерческих образцов и не учитывают разнообразие таких факторов, как возделываемый сорт, условия окружающей среды, удобрения, управление земельными ресурсами и т.д. Эти работы, несомненно, представляющие интерес с точки зрения характеристики продукта, тем не менее не позволяют получить информацию о прямом влиянии метода ведения сельского хозяйства (органическое или традиционное) на питательные свойства сухой фасоли.

Семена фасоли обыкновенной демонстрируют широкую фенотипическую изменчивость (цвет оболочки, распределение окраски, форма и размер семян). На основе фенотипов семян разнообразный ассортимент фасоли был сгруппирован в различные рыночные классы (Voysest, 2000). Рыночный класс fabada демонстрирует экстремальный фенотип семян в пределах вида. Его выращивание было первоначально описано в Астурии (север Испании), и в настоящее время он имеет Защищенное географическое указание, признанное ЕС, благодаря особому качеству, репутации и характеристикам, связанным с географическим происхождением (MAPA, Министерство сельского хозяйства, рыболовства и продовольствия, 2023). Однако подробное описание химического состава и питательных характеристик семян в местных условиях выращивания не было представлено.

Цель данной работы — описать питательный и функциональный состав семян фасоли рыночного класса fabada, а также исследовать влияние органической или традиционной системы земледелия на эти параметры. Для этого в местном аборигенном сорте и элитном сорте данного рыночного класса были определены приблизительный химический состав, общее содержание фенольных соединений, антиоксидантная способность, сахара, жирнокислотный профиль, содержание фитиновой кислоты и минеральных веществ.

2.1 Растительный материал

В этом исследовании использовались гомозиготные линии A25 и A4804 (Supplementary Figure 1). Обе линии (генотипы) имеют индетерминантный вьющийся характер роста и классифицируются в рыночном классе fabada (син. Faba Granja), хорошо дифференцированном фенотипе семян среди сухой фасоли, с кремово-белыми, очень крупными семенами (~100 г/100 семян), которые имеют продолговатую форму и соотношение длины к ширине >2,2. Линия A25 (сорт Andecha) является старым сортом, полученным путем отбора из местной популяции (Ferreira и др., 2012). Линия A4804 происходит от A25 в результате программ возвратного скрещивания и несет различные гены устойчивости: она несет ген Co-2, расположенный на хромосоме Pv11, который обеспечивает устойчивость к антракнозу, ген Pm-1, расположенный на хромосоме Pv04, обеспечивающий устойчивость к мучнистой росе, и ген I, расположенный на хромосоме Pv02, который обеспечивает устойчивость к потевирусам.

Культуры выращивались в Вильявисьосе (Астурия, Испания; 3°29′01″ с.ш., 5°26′11″ з.д.; высота над уровнем моря 6,5 м) с апреля по сентябрь 2022 года. В этом исследовании использовался полностью рандомизированный дизайн, включающий четыре повторности на систему земледелия/тип управления культурой (традиционное или органическое) и сорт (A25 и A4804). В органической системе земледелия культура выращивалась на полевом участке площадью 1 м², содержащем 8–10 растений, в то время как традиционная система земледелия проводилась в туннельной теплице на участках площадью 2 м², содержащих 10–14 растений. Обе культуры были замульчированы пластиком для борьбы с сорняками. Традиционный опыт проводился на почве, интенсивно используемой для выращивания фасоли в течение последних 15 лет (два цикла в год), на которой использовались синтетические удобрения и пестициды. Органический опыт проводился на почве, которая использовалась для системы севооборота фасоль обыкновенная – райграс в течение предыдущих 8 лет (фасоль летом и райграс зимой, причем райграс вносился в почву в качестве сидерата), единственным управлением культурой на которой была обработка органическими удобрениями и пестицидами.

Анализ характеристик почвы традиционных и органических опытов был проведен компанией KUDAM (Laboratorio Kudam S.L., Аликанте, Испания). Каждая почва была отобрана после сбора урожая с помощью лопаты на глубине 40–50 см. Каждый образец почвы представлял собой смесь 8–10 подобразцов, распределенных по соответствующим участкам для учета изменчивости. Основные физико-химические характеристики почв описаны в Supplementary Table 1.

2.2 Обработка образцов

Сухие стручки с каждого участка собирали вручную и обмолачивали. Сухие семена замораживали на 48 ч для предотвращения поражения долгоносиком, а затем хранили при комнатной температуре перед обработкой. Образцы по 50 г семян на линию и участок измельчали в кофемолке и просеивали через стандартное сито (№ 18, размер отверстий 1,00 мм). Каждая повторность анализировалась индивидуально, а окончательное значение на линию и на полевые условия рассчитывалось как среднее арифметическое четырех повторностей.

2.3 Химический анализ

2.3.1 Приблизительный химический состав

Влажность определяли сушкой при 105°C, золу — сжиганием при 550°C, сырой протеин — методом Кьельдаля, а общий жир — методом Сокслета, все согласно методам AOAC (Horwitz, 2005). Общее содержание углеводов и энергию рассчитывали косвенно в соответствии с FAO, Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (2023c). Общее содержание углеводов (%) оценивали с использованием метода разности следующим образом:

2.3.3 Минеральный состав

Образцы (0,5 г) подвергали кислотному разложению с 10 мл концентрированной азотной/соляной кислоты (1/4 об./об.) в микроволновой системе Ethos One (Milestone, Соризоле, Италия). Условия разложения в микроволновой системе были следующими: повышение температуры до 96°C за 3 мин, до 160°C за 10 мин, до 185°C за 3 мин, после чего температура поддерживалась постоянной в течение 15 мин; наконец, проводили стадию охлаждения (30 мин) до 25°C. Полученный раствор переносили в мерную колбу объемом 20 мл и при необходимости разбавляли. Определение минералов проводили методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS, Agilent модель 7800). Условия работы ICP-MS оптимизировали с использованием функций автонастройки в программном обеспечении ICP-MS MassHunter. Количественное определение K, P, S, Mg, Ca, Fe, Zn, Cu, Mo, Ni, Mn, B, V, Co, As и Se проводили по внешней калибровке с 4 внутренними стандартами: скандий (Sc), германий (Ge), иридий (Ir) и родий (Rh). Все анализы выполняли в двух повторностях.

2.3.4 Растворимые сахара

Вербаскозу, стахиозу, раффинозу и сахарозу экстрагировали в соответствии с Gangola и др. (2014). Кратко: 1,5 г фасолевой муки экстрагировали 30 мл 80% (об./об.) этанола в водяной бане с встряхиванием при 60°C в течение 45 мин. Образец центрифугировали при 12 000 об/мин в течение 10 мин, после чего супернатант собирали, а осадок реэкстрагировали. Супернатанты от трех последовательных экстракций объединяли, высушивали при 50°C в роторном вакуумном испарителе, растворяли в 5 мл воды и затем фильтровали через предварительно промытую картриджную колонку C18 и мембрану из ацетата целлюлозы с размером пор 0,45 мкм. На образец проводили две экстракции.

Определение вербаскозы, стахиозы, раффинозы и сахарозы в экстрактах проводили в системе ВЭЖХ (Waters Associates, Милфорд, Массачусетс), оснащенной насосом 510, автосамплером 717 plus, контроллером температуры и рефрактометрическим детектором 410. Разделение проводили на катионообменной колонке (Sugar-Pak I, Waters Associates) с использованием водного раствора, содержащего 50 мг/л кальциевой соли ЭДТА, в качестве подвижной фазы при скорости потока 0,2 мл/мин. Объем инъекции составлял 50 мкл, температура колонки — 90°C (Manoharlal и др., 2020). Идентичность аналитов подтверждали сравнением с аутентичными стандартами. Количественное определение проводили методом внешнего стандарта.

2.3.5 Общее содержание фенольных соединений и антиоксидантная активность

2.3.5.1 Экстракция образцов

Экстракцию фенольных соединений проводили в соответствии с предварительно оптимизированным методом (Madrera и Valles, 2020). Кратко: 1,5 г фасолевой муки экстрагировали 30 мл 46% водного этанола (0,1% хлорная кислота) в течение 10,3 мин на водяной бане при 20°C с использованием ультразвукового гомогенизатора UP200Ht (Hielscher, Тельтов, Германия), оснащенного сонотроодом диаметром 2 мм, на частоте 26 кГц. После экстракции твердые вещества отделяли центрифугированием, а супернатант высушивали в роторном вакуумном испарителе при 40°C, после чего остаток растворяли в 4 мл 20% водного метанола (0,1% хлорная кислота) и фильтровали через шприцевой фильтр из поливинилидендифторида (ПВДФ) с размером пор 0,45 мкм. На образец проводили две экстракции.

2.3.5.2 Общее содержание фенольных соединений

Общее содержание фенольных соединений (TPC) определяли спектрофотометрически с использованием метода Фолина–Чокальтеу (Singleton и Rossi, 1965). Реакцию проводили в мерных колбах объемом 10 мл, в которые добавляли различные реагенты в следующем порядке и количестве: 200 мкл фенольного экстракта, 5 мл воды, 250 мкл реактива Фолина–Чокальтеу, 750 мкл 20% карбоната натрия и воду до конечного объема. Абсорбенность измеряли при 700 нм через 30 мин при комнатной температуре. В качестве стандарта для количественного определения общего содержания фенольных соединений использовали галловую кислоту. Результаты выражены в мкг эквивалента галловой кислоты (GAE)/г. Все экстракты анализировали в двух повторностях.

2.3.5.3 Восстанавливающая способность

Восстанавливающую способность определяли методом феррикадля антиоксидантной способности (FRAP) в соответствии с Benzie и Strain (1999). Рабочий реактив FRAP готовили ежедневно из следующих трех растворов в соотношении 10:1:1: 300 мМ ацетат, pH 3,6; 10 мM TPZ (2,4,6-трипиридил-s-триазин) в 40 мM HCl и 20 мM FeCl₃·6H₂O. Кратко: 100 мкл соответствующим образом разбавленных экстрактов смешивали с 3,0 мл рабочего реактива FRAP в пробирке и измеряли абсорбенность при 593 нм относительно холостого реактива через 20 мин при комнатной температуре. Растворы FeSO₄·7H₂O использовали для построения калибровочной кривой, а результаты выражали в мкмоль Fe (II)/г. Все экстракты анализировали в трех повторностях.

2.3.5.4 Радикал-связывающая активность

Радикал-связывающую активность определяли с использованием метода DPPH (2,2-дифенил-1-пикрилгидразил) Diñeiro García и др. (2009). Сорок микролитров либо соответствующего разбавленного экстракта (стандарта или метанола в случае холостого реактива) добавляли к 1,460 мл раствора DPPH (1 × 10⁻⁴ M) в метаноле. Образцы разбавляли метанолом, чтобы гарантировать, что показания находятся в линейном диапазоне калибровочной кривой. Абсорбенность при 515 нм измеряли через 120 мин, когда реакция достигла стабильного состояния. Процент ингибирования (%IP) рассчитывали следующим образом:

где A_образец — абсорбенность раствора в стабильном состоянии, а A_холостой — абсорбенность раствора DPPH, когда вместо образца добавляли метанол. Растворы Trolox использовали для построения калибровочной кривой, а результаты выражали в мкмоль эквивалента Trolox (TE)/г. Все экстракты анализировали в трех повторностях.

2.3.6 Фитиновая кислота

Фитиновую кислоту определяли с помощью тест-набора K-PHYT (Megazyme International Ltd, Брей, Ирландия) в сухой фасоли следуя инструкциям производителя. Кратко: 1 г фасолевой муки экстрагировали в течение ночи 20 мл 0,66 N HCl при интенсивном встряхивании при комнатной температуре. Затем аликвоту центрифугировали при 13 000 об/мин в течение 10 мин, после чего отбирали 0,5 мл супернатанта и нейтрализовали 0,5 мл 0,75 N NaOH. В нейтрализованный экстракт добавляли фитазу с последующим добавлением щелочной фосфатазы и трихлоруксусной кислоты для высвобождения фосфора из образца. Наконец, общий фосфор и свободный фосфор в образце определяли спектрофотометрически при абсорбенности 655 нм после дериватизации с аскорбиновой кислотой и молибдатом аммония для образования молибденового синего. Разница между свободным фосфором и общим фосфором позволяла оценить содержание фитиновой кислоты в образце (Megazyme, 2023).

2.4 Статистический анализ

Значимые различия в питательном и функциональном составе были обнаружены с помощью двухфакторного дисперсионного анализа (генотип и система земледелия). Коэффициент корреляции Пирсона (r) был рассчитан для оценки корреляций между переменными. Использовалась программа SPSS версии 15.0 (SPSS Inc., Чикаго, Иллинойс, США).

3.1 Приблизительный химический состав

С питательной точки зрения значимых различий между генотипами не было обнаружено (Table 1), при этом средние значения находились в пределах, характерных для данного вида (Admassu Shimelis и Kumar Rakshit, 2005; De Almeida Costa и др., 2006; Celmeli и др., 2018; Wodajo и Emire, 2022). Однако содержание белка, золы, углеводов и энергии показало значимые различия в зависимости от используемой системы земледелия. В частности, содержание белка, одного из основных питательных признаков фасоли обыкновенной, было значительно выше (в среднем на 14%) в органической культуре, как и содержание золы (>9%), в то время как содержание углеводов было выше (>5%) в образцах из традиционного земледелия.

Table 1 Приблизительный химический состав фасоли обыкновенной, выращенной в органических или традиционных условиях (среднее ± стандартное отклонение).

В нескольких работах сообщалось о различиях в питательной ценности, обусловленных как системой земледелия, так и тестируемыми сортами (Shellie и Hosfield, 1991; González и др., 2006; Kargiotidou и др., 2019; Herrera и др., 2021). Более высокое содержание белка связывают с более высоким уровнем азота в почве, хотя влияние генотипа, по-видимому, является более важным (Leal и др., 2021). В этом смысле следует отметить, что органическая почва, использованная в данной работе, имела более высокое общее содержание азота (Supplementary Table 1), хотя также верно, что более высокий уровень белка также был зарегистрирован в органических культурах с более низким общим содержанием азота, чем субстрат, на котором эквивалентная культура выращивается в традиционных условиях (фиксация атмосферного азота через симбиоз с ризобиальными бактериями и отсутствие пестицидов, возможно, способствуют накоплению белка в таких условиях) (Barreto и др., 2021). В отличие от Barreto и др. (2021), наши результаты показывают более высокое содержание золы в органических культурах, что может быть интересно с кулинарной точки зрения, поскольку, как отметили Velasco-González и др. (2013), более высокое содержание золы способствует водопоглощению и снижает конечную жесткость зерен.

Стоит отметить, что обычно наблюдается различное поведение генотипов в одинаковых условиях выращивания (генотип × взаимодействие со средой), поэтому не всегда можно экстраполировать опубликованные результаты, и необходимо воспроизводить работы в конкретных интересующих условиях.

3.2 Общее содержание фенольных соединений и антиоксидантная активность

Фенольные соединения представляют собой семейство фитохимических веществ, присутствующих в сухой фасоли, которые играют важную роль в здоровье человека, поскольку они проявляют антиоксидантную активность, связанную с антидиабетическими, противоожирением, противовоспалительными, антимутагенными и противораковыми свойствами (Ganesan и Xu, 2017). Хотя наиболее важные фенольные соединения с функциональной точки зрения обнаруживаются в окрашенных семенах в результате большего накопления флавонолов, присутствующих в их оболочке, фенольные компоненты семядолей, в основном фенольные кислоты, составляют группу важных нутрицевтиков благодаря своей антиоксидантной активности (Rodríguez Madrera и др., 2020).

Полученные результаты (Table 2) показали сходное общее содержание фенольных соединений (TPC) у обоих генотипов, которое находилось в пределах, характерных для данного рыночного класса (Rodríguez Madrera и др., 2021). Однако накопление фенольных соединений в органической культуре было на 26,6% выше, чем в традиционной. Более высокое содержание полифенолов было зарегистрировано у черных сортов, выращенных в органической системе земледелия (Celmeli и др., 2018). Образование полифенолов связано с реакцией на стресс, и было предложено множество причин, таких как уровень воды и температура (Juszczuk и др., 2004; Nicoletto и др., 2019; Herrera и др., 2021). Хотя в нашем испытании обе культуры подвергались стрессу из-за аномально высоких температур на стадии развития семян (Supplementary Table 2), это, по-видимому, не объясняет различий в содержании фенольных соединений между культурами. Однако характеристики почвы могут быть объяснением обнаруженных различий. Juszczuk и др. (2004) наблюдали, что дефицит фосфора индуцирует большую продукцию полифенолов у растения P. vulgaris, а Oney-Montalvo и др. (2020) обнаружили, что в почвах с более высоким содержанием азота и органического вещества и меньшим содержанием фосфора (Supplementary Table 1) у перца хабанеро метаболизируется более высокий уровень фенольных соединений.

Table 2 Общее содержание фенольных соединений и антиоксидантная активность фасоли обыкновенной, выращенной в органических или традиционных условиях (среднее ± стандартное отклонение).

Антиоксидантная активность сухой фасоли была оценена с использованием двух взаимодополняющих методов: метода DPPH, который определяет радикал-связывающую активность, и метода FRAP, который оценивает восстанавливающую способность экстрактов. Метод DPPH показал более высокую антиоксидантную способность в экстрактах семян, выращенных в органических условиях (на 70% выше), что согласуется с Mastura и др. (2017) для P. vulgaris и обзором Barański и др. (2014) в отношении культур/продуктов на основе культур; напротив, значимых различий в восстанавливающей способности двух условий не было. Кажущиеся расхождения между результатами двух методов можно объяснить, приняв во внимание, что различные фенольные соединения, присутствующие в экстрактах, проявляются с разной интенсивностью в зависимости от используемого метода (Alcalde и др., 2019), что связано с тем, что используемые методы основаны на различных механизмах: FRAP основан на переносе одного электрона, а DPPH — на смешанном механизме переноса атома водорода и переноса одного электрона (Pisoschi и др., 2016). Кроме того, значения общего содержания фенольных соединений (TPC), определенные методом Фолина–Чокальтеу, методом, также основанным на переносе одного электрона, показали более низкий коэффициент корреляции со значениями FRAP (rTPC/FRAP = 0,862), чем со значениями DPPH (rTPC/DPPH = 0,920), что вновь выявляет различия в реакции экстрагированных компонентов и используемых методов. В этом смысле характеристика фенольного состава и антиоксидантной активности панели сухой фасоли показала, что содержание полифенолов не всегда коррелирует с восстанавливающей способностью или радикал-связывающей активностью, что указывает на необходимость использования более чем одного метода для адекватного определения антиоксидантной активности сухой фасоли (Rodríguez Madrera и др., 2021).

3.3 Жирнокислотный профиль

Жирные кислоты (FAs) являются функциональными компонентами рациона человека, которые влияют на метаболические заболевания, такие как диабет 2 типа, и воспалительные заболевания, такие как артрит, и рак (Calder, 2015).

Значимые различия были обнаружены для некоторых из изученных факторов для 12 обнаруженных жирных кислот, особенно следует отметить различия, обнаруженные для четырех основных жирных кислот: пальмитиновой кислоты, олеиновой кислоты, линолевой кислоты и линоленовой кислоты (Table 3), которые составляли более 95% от общего количества жирных кислот, что согласуется с ранее сообщавшимися результатами для сухой фасоли (Lo Turco и др., 2016; Adewole и др., 2021; Byrdwell и Goldschmidt, 2022).

Table 3 Жирнокислотный профиль (выраженный в процентах от общего содержания жирных кислот) фасоли обыкновенной, выращенной в органических или традиционных условиях (среднее ± стандартное отклонение).

Пальмитиновая кислота была единственной жирной кислотой, которая не показала значимых различий в зависимости от используемой системы земледелия, в то время как олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты, которые продемонстрировали наибольшие изменения с количественной точки зрения, все показали значимые различия как для генотипа, так и для системы земледелия, а также для их взаимодействия. Оба генотипа сухой фасоли показали более высокое содержание олеиновой кислоты в органическом земледелии, содержание линоленовой кислоты было выше в традиционных культурах, а линолевая кислота была более обильной в традиционном земледелии для генотипа A4804 и в органическом земледелии для A25.

С другой стороны, содержание насыщенных жирных кислот и ненасыщенных жирных кислот не показало значимых различий между системами земледелия (Supplementary Figure 2). Однако наблюдалось большее накопление полиненасыщенных жирных кислот (PUFA), чем мононенасыщенных жирных кислот (MUFA) в традиционной культуре (Figure 1). Эти факты можно объяснить десатурацией жирных кислот десатуразами жирных кислот (FADs), высокоспецифичной к субстрату группой ферментов, присутствующих в растениях (Dong и др., 2016). Полученные результаты показывают, что в традиционном земледелии наблюдалась более высокая активность FAD2 и FAD6, обе ω-6 десатуразы, синтезирующие линолевую кислоту (18:2) из олеиновой кислоты (18:1), и FAD3, FAD7 и FAD8, все ω-3 десатуразы, превращающие линолевую кислоту (18:2) в линоленовую кислоту (18:3) (Dong и др., 2016). Кроме того, с питательной точки зрения, присутствие линолевой кислоты (ω-6) и линоленовой кислоты (ω-3) представляет особый интерес, учитывая, что организм человека не способен синтезировать эти PUFA, поэтому они называются незаменимыми жирными кислотами. Однако чрезмерное потребление ω-6 PUFA с одновременным низким потреблением ω-3 PUFA сильно связано с патогенезом многих хронических заболеваний, связанных с современным питанием, и в настоящее время рекомендации по здоровому питанию заключаются в снижении текущего соотношения ω-6/ω-3 с 20–50/1 до 4–5/1 (Mariamenatu и Abdu, 2021). В этом смысле, хотя содержание жира в сухой фасоли низкое, более высокие уровни ω-3 и соотношения ω-6/ω-3 < 1, обнаруженные в фасоли обыкновенной (Figure 2), могли бы способствовать снижению этого соотношения потребления.

Figure 1 Сумма мононенасыщенных жирных кислот (MUFA) и полиненасыщенных жирных кислот (PUFA) в фасоли обыкновенной, выращенной в органических и традиционных условиях.

Figure 2 Соотношение ω-6/ω-3 в фасоли обыкновенной, выращенной в органических и традиционных условиях.

3.4 Минеральный состав

Рацион человека должен включать относительно небольшое количество минералов, которые не могут синтезироваться организмом. Минералы выполняют многочисленные функции: они входят в состав всех жидкостей организма, участвуют в поддержании осмотического давления, участвуют в формировании костей и тканей, а также в передаче нервных импульсов и выступают в качестве кофакторов различных ферментов, среди прочих функций. Недостаток некоторых элементов, таких как Fe, Zn и P, является причиной серьезных проблем питания (недоедания) и иногда может стать проблемой общественного здравоохранения (Latham, 1997). Минералы можно классифицировать в зависимости от концентраций, необходимых организму, на макроминералы (количества >100 мг/день, Ca, P, Na и Cl), микроминералы (концентрации <100 мг/день, Fe, Cu, Co, K, Mg, I, Zn, Mn, Mo, F, Cr, Se и S) и ультрамикроминералы (концентрации <1 мг/день, B, Si, As и Ni) (Soetan и др., 2010).

Анализ образцов фасоли обыкновенной показал значения для различных минералов в диапазоне, сообщаемом другими авторами для этого вида (Guzmán-Maldonado и др., 2003; Ribeiro и др., 2012; Dutta и др., 2016; Espinoza-García и др., 2016; Kahraman и др., 2017; Celmeli и др., 2018; Palčić и др., 2018; Gunjača и др., 2021). Во всех случаях (Table 4) K был наиболее обильным минеральным компонентом, составляя от 1,5 до 1,7% от веса семян. Другие основные элементы в порядке убывания: P (0,43%–0,54%), S (0,20%–0,27%), Mg (0,15%–0,17%) и Ca (0,08%–0,15%). Семь минералов были обнаружены со значениями выше мг/кг: Fe (50,68–66,94 мг/кг), Zn (25,17–39,69 мг/кг), Cu (8,52–11,25 мг/кг), Mo (4,35–5,74 мг/кг), Ni (0,75–1,78 мг/кг), Mn (11,39–14,06 мг/кг) и B (5,89–6,85 мг/кг), и пять других были ниже мг/кг: V (80,24–97,4 мкг/кг), Co (34,59–90,06 мкг/кг), As (29,61–33,29 мкг/кг) и Se (35,97–82,59 мкг/кг). Все 16 проанализированных элементов показали значимые различия по крайней мере для некоторых из изученных факторов (генотип, система земледелия). Что касается различий, обнаруженных между генотипами, стоит выделить более высокую фиксацию Se (кофактор антиоксидантных ферментов) у генотипа A25 (среднее: 69 мкг/кг), что на 75% выше, чем у A4804 (среднее: 39,1 мкг/кг). Celmeli и др. (2018) описали двух-трехкратные различия в уровнях Se между генотипами.

Table 4 Содержание минералов в фасоли обыкновенной, выращенной в органических или традиционных условиях (среднее ± стандартное отклонение).

Значимое взаимодействие между генотипом и системой земледелия было обнаружено в отношении содержания 10 из проанализированных элементов (Table 4). Важно отметить, что только уровни Mo показали противоположные тенденции в зависимости от системы земледелия в зависимости от генотипа. Для остальных минералов, где фактор системы земледелия был значимым, оба генотипа вели себя одинаково: P, S, V, Mn, Co, Ni, As, B, K, Ca, Fe, Zn были более обильными в сухой фасоли, выращенной по органическим методам (с увеличением от 2% для K до 83% для Ca), а в традиционных культурах накапливались более высокие уровни Mg и Cu (8% и 16% соответственно). Хотя и с небольшими различиями, Akbaba и др. (2012) получили сходные результаты с более высокими уровнями Ca, Fe, Mn, P, Zn, K, Mg в образцах фасоли, выращенных в органическом режиме, и не обнаружили различий для Cu и S. Однако Uyanöz и др. (2007) обнаружили более низкое содержание Fe в органически выращенной сухой фасоли (навоз крупного рогатого скота) по сравнению с контролем (традиционной культурой) и другим субстратом, удобренным сульфатом аммония, и не обнаружили различий для Cu, Mn, Zn, P, Ca, K или Mg. Barreto и др. (2021) обнаружили значимые различия в уровнях K, Cu, Mn, Ca, Na и Zn между органическими и неорганическими культурами, хотя для некоторых элементов обнаруженные различия варьировались в зависимости от региона выращивания (влияние среды). В этом смысле следует отметить, что взаимодействие генотип × среда в экспериментальных планах, таких как используемый в данной работе и упомянутых выше, имеет значительный вес, причем одно исследование показало, что сумма квадратов взаимодействия генотип × среда составляла более 26% вариации для Fe и Zn (Philipo и др., 2020), и это вполне может быть причиной расхождений между результатами в различных испытаниях.

В этом отношении следует отметить большое количество параметров, которые оказывают значительное влияние на минеральный состав сухой фасоли. К ним относятся доступный фосфор, железо, содержание алеврита, содержание песка, обменный калий, глина и общий азот почвы (Philipo и др., 2020), и иногда эти факторы демонстрируют противоположные эффекты в рамках одного испытания, что затрудняет интерпретацию результатов и экстраполяцию выводов за пределы конкретного экспериментального плана. Другими словами, очень большое количество факторов, которые, по-видимому, играют важную, а иногда и противоположную роль при рассмотрении общих факторов, таких как условия окружающей среды, включая параметры с различными эффектами и происхождением, которые иногда являются случайными (почва, погодные условия), может быть причиной взаимодействий, обнаруженных в исследованиях, а также расхождений, которые иногда наблюдаются между результатами.

Кроме того, была обнаружена значимая (p < 0,01) и положительная корреляция между доступным содержанием минералов в почвах и собранными семенами (Table 4, Supplementary Table 1) для Cu (r = 0,63), Fe (r = 0,85), Mn (r = 0,93), Mg (r = 0,78), Ca (r = 0,95), наряду с отрицательным эффектом для B (r = –0,93), P (r = –0,70) и Zn (r = –0,83), в то время как для содержания K значимой корреляции не было обнаружено. Внутренние и внешние факторы растений были предложены в качестве причины отсутствия корреляции между содержанием минералов в фасоли и почвами, на которых они выращены (Barreto и др., 2021).

3.5 Растворимые сахара

В бобовых присутствуют три основных RFO: раффиноза (Gal(α1–6)Glc(α1–2β)Fruf), стахиоза (Gal(α1–6)Gal(α1–6)Glc(α1–2β)Fruf) и вербаскоза (Gal(α1–6)Gal(α1–6)Gal(α1–6)Glc(α1–2β)Fruf). Стахиоза и дисахарид сахароза (Glc(α1–2β)Fruf) являются основными растворимыми сахарами в сухой фасоли.

Во всех проанализированных образцах сахароза была основным сахаром, за ней следовали стахиоза, раффиноза и вербаскоза (Table 5). В целом эти значения находятся в диапазоне, сообщаемом для различных сортов сухой фасоли (Naivikul и D'Appolonia, 1978; McPhee и др., 2002; Admassu Shimelis и Kumar Rakshit, 2005; Nicoletto и др., 2019; Kotha и др., 2020).

Table 5 Сахара (мг/кг) в фасоли обыкновенной, выращенной в органических или традиционных условиях (среднее ± стандартное отклонение).

В соответствии с другими авторами, генотип, наряду с местом выращивания, является основной причиной различий в содержании RFO и сахарозы (Admassu Shimelis и Kumar Rakshit, 2005). В нашем исследовании фактор генотипа был значимым для содержания сахарозы, стахиозы и раффинозы, причем уровни всех трех сахаридов были выше у генотипа A25, чем у A4804. Кроме того, система земледелия также была значимой в отношении уровней раффинозы и сахарозы, причем оба сахарида были более обильными (на 28 и 47% соответственно) в органических культурах. Следовательно, сумма RFO и общее содержание сахаров были значительно выше (p < 0,01) в вариантах с A25 (Supplementary Figure 3), с разницей в 70% между общим содержанием сахаров в A4804 традиционном (28,2 г/кг) и A25 органическом (47,9 г/кг). Более высокое содержание сахаров в органических культурах также было обнаружено для стручковой фасоли (El-Nafad и др., 2022) и кабачков (Kopczyńska и др., 2021).

Kotha и др. (2020) предложили соотношение MD (моносахариды и дисахариды) к RFO в качестве прямого показателя проблем метеоризма, связанных с потреблением сухой фасоли, причем проблемы метеоризма тем выше, чем выше соотношение MD/RFO. Согласно этому критерию, в нашем исследовании органические культуры (соотношение = 1,37) могут вызывать меньше проблем, чем традиционные (соотношение = 0,98).

3.6 Фитиновая кислота

Фитиновая кислота (PA, инозитолгексафосфат) является формой запаса фосфора и энергии в растениях, особенно в бобовых. Мощная хелатирующая способность шести фосфатных групп этой молекулы вместе с отсутствием фитаз у моногастричных животных привели к тому, что фитиновая кислота считается одним из основных антинутриентов в сухой фасоли. Однако эта высокая способность к образованию комплексов также связывается с возможной пользой для здоровья, такой как снижение риска сердечных заболеваний и рака, а также ингибирование образования камней в почках (Feizollahi и др., 2021).

Все образцы в этом испытании показали содержание PA в диапазоне 10,3–13,2 мг/г (Figure 3), что соответствует значениям, сообщаемым для различных генотипов этого вида, и аналогично другим бобовым (Sinkovič и др., 2022). Кроме того, как генотип (p < 0,05), так и система земледелия (p < 0,01) были значимыми в отношении содержания PA с различиями до 33% между вариантами A25 традиционный и A4804 органический. Caproni и др. (2020) показали влияние фактора генотипа в исследовании содержания PA в коллекции из 192 европейских генотипов фасоли обыкновенной со значениями от 4,8 до 19,9 мг/г, а Wang и др. (2017) сообщили о диапазоне фитиновой кислоты от 8,6 до 17,1 мг/г у 20 сортов, наряду со значительными различиями, обусловленными местом выращивания и годом сбора урожая.

Figure 3 Фитиновая кислота (мг/г) и молярные соотношения в фасоли обыкновенной, выращенной в органических и традиционных условиях. PA, фитиновая кислота.

Рассмотрение PA как антинутриента в пище может быть оценено, помимо его абсолютного содержания, с точки зрения его концентрации относительно минералов, на которые он действует как хелатирующий агент. По этой причине на практике молярные соотношения фитат:минерал используются в качестве показателя биодоступности минералов, причем биодоступность тем выше, чем ниже соотношение. Так, например, были предложены максимальные молярные соотношения 15 для PA:Zn и 1 для PA:Fe (Hurrell, 2004; Umeta и др., 2005). В соответствии с данными, сообщаемыми для сырой и вареной фасоли обыкновенной (Castro-Alba и др., 2019; Hummel и др., 2020; Jepleting и др., 2022; Wafula и др., 2022), оценочные значения молярных соотношений для тестируемых образцов в этом исследовании во всех случаях были выше рекомендуемых значений (Figure 3). Однако молярные соотношения PA:Zn и PA:Fe показали значимые различия в зависимости от генотипа (p < 0,01), и, кроме того, система земледелия не влияла на соотношение PA:Zn, хотя для соотношения PA:Fe была обнаружена различная тенденция в зависимости от генотипа (значимое взаимодействие) (p < 0,01) с более низким соотношением в традиционном земледелии для генотипа A4804 и в органическом земледелии для генотипа A25.

Результаты показывают, что содержание различных питательных и функциональных параметров фасоли обыкновенной рыночного класса fabada зависит от используемой системы земледелия и что надлежащее управление методами может способствовать производству культур с лучшей ценностью с пищевой точки зрения. В этом смысле наши результаты показывают более высокое содержание белка, фенольных соединений и важных микроэлементов, таких как Fe и Zn, в органических культурах, в то время как традиционные культуры имеют более высокое содержание полиненасыщенных жирных кислот и более низкие концентрации фитиновой кислоты и олигосахаридов раффинозы. Напротив, значимых различий в приблизительном химическом составе двух тестируемых генотипов обнаружено не было, как и в их антиоксидантной активности или общем содержании фенольных соединений, и, хотя значимые различия были обнаружены для некоторых параметров, таких как несколько минералов и жирных кислот, эти различия не представляются значимыми с питательной точки зрения. Таким образом, можно установить, что в целом элитный генотип (A4804) сохраняет питательные характеристики традиционного генотипа (A25), от которого он происходит. Однако взаимодействие, обнаруженное между генотипом и системой земледелия, затрудняет обобщение оптимальных методов управления, которые должны быть адаптированы к особенностям каждого региона выращивания и условиям окружающей среды.

Supplementary Material для этой статьи можно найти онлайн по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fsufs.2023.1282427/full#supplementary-material

Ссылки

1.    Adewole E., Ojo A., Oludoro O., Osasona I. (2021). Fatty acid profiles of phaseolus species. Food Res. 5, 131–135. doi: 10.26656/fr.2017.5(5).439. CrossRef. Google Scholar.

2.    Admassu Shimelis E., Kumar Rakshit S. (2005). Antinutritional factors and in vitro protein digestibility of improved haricot bean (Phaseolus vulgaris L.) varieties grown in Ethiopia. Int. J. Food Sci. Nutr. 56, 377–387. doi: 10.1080/09637480500512930. CrossRef. Google Scholar.

3.    Akbaba U., Sahin Y., Türkez H. (2012). Comparison of element contents in haricot beans grown under organic and conventional farming regimes for human nutrition and health. Acta Sci. Pol. Hortorum Cultus 11, 117–125. doi: 10.3906/fiz-1107-12. CrossRef. Google Scholar.

4.    Alcalde B., Granados M., Saurina J. (2019). Exploring the antioxidant features of polyphenols by spectroscopic and electrochemical methods. Antioxidants 8, 523. doi: 10.3390/antiox8110523. CrossRef. Google Scholar.

5.    Aulakh C. S., Sharma S., Thakur M., Kaur P. (2022). A review of the influences of organic farming on soil quality, crop productivity and produce quality. J. Plant Nutr. 45, 1884–1905. doi: 10.1080/01904167.2022.2027976. CrossRef. Google Scholar.

6.    Barański M., Srednicka-Tober D., Volakakis N., Seal C., Sanderson R., Stewart G. B. et al. (2014). Higher antioxidant and lower cadmium concentrations and lower incidence of pesticide residues in organically grown crops: a systematic literature review and meta-analyses. Br. J. Nutr. 112, 794–811. doi: 10.1017/S0007114514001366. CrossRef. Google Scholar.

7.    Barreto N. M. B., Pimenta N. G., Braz B. F., Freire A. S., Santelli R. E., Oliveira A. C. et al. (2021). Organic black beans (Phaseolus vulgaris L.) from Rio de Janeiro State, Brazil, present more phenolic compounds and better nutritional profile than nonorganic. Foods 10, 900. doi: 10.3390/foods10040900. CrossRef. Google Scholar.

8.    Bennink M., Rondini E. (2008). Beans and Health: A Comprehensive Review. Frazee, MN: The Bean Institute. Google Scholar.

9.    Benzie I. F. F., Strain J. J. (1999). Ferric reducing/antioxidant power assay: direct measure of total antioxidant biological fluids and modified version for simultaneous measurement of total antioxidant power and ascorbic acid concentration. Method Enzymol. 299, 15–27. doi: 10.1016/S0076-6879(99)99005-5. CrossRef. Google Scholar.

10. Bosmali I., Giannenas I., Christophoridou S., Ganos C. G., Papadopoulos A., Papathanasiou F. et al. (2023). Microclimate and genotype impact on nutritional and antinutritional quality of locally adapted landraces of common bean (Phaseolus vulgaris L.). Foods 12, 1119. doi: 10.3390/foods12061119. CrossRef. Google Scholar.

11. Byrdwell W. C., Goldschmidt R. J. (2022). Fatty acids of ten commonly consumed pulses. Molecules 27, 7260. doi: 10.3390/molecules27217260. CrossRef. Google Scholar.

12. Calder P. C. (2015). Functional roles of fatty acids and their effects on human health. J. Parenter. Enteral. Nutr. 39, 18S−32S. doi: 10.1177/0148607115595980. CrossRef. Google Scholar.

13. Câmara C., Urrea C., Schlegel V. (2013). Pinto beans (Phaseolus vulgaris L.) as a functional food: implications on human health. Agriculture 3, 90–111. doi: 10.3390/agriculture3010090. CrossRef. Google Scholar.

14. Caproni L., Raggi L., Talsma E. F., Wenzl P., Negri V. (2020). European landrace diversity for common bean biofortification: a genome-wide association study. Sci. Rep. 10, 19775. doi: 10.1038/s41598-020-76417-3. CrossRef. Google Scholar.

15. Castro-Alba V., Lazarte C. E., Bergenståhl B., Granfeldt Y. (2019). Phytate, iron, zinc, and calcium content of common bolivian foods and their estimated mineral bioavailability. Food Sci. Nutr. 7, 2854–2865. doi: 10.1002/fsn3.1127. CrossRef. Google Scholar.

16. Celmeli T., Sari H., Canci H., Sari D., Adak A., Eker T. et al. (2018). The nutritional content of common bean (Phaseolus vulgaris L.) landraces in comparison to modern varieties. Agronomy 8, 166. doi: 10.3390/agronomy8090166. CrossRef. Google Scholar.

17. Chávez-Mendoza C., Sánchez E. (2017). Bioactive compounds from mexican varieties of the common bean (Phaseolus vulgaris): implications for health. Molecules 22, 1360. doi: 10.3390/molecules22081360. CrossRef. Google Scholar.

18. De Almeida Costa G. E., da Silva Queiroz-Monici K., Pissini Machado Reis S. M., de Oliveira A. C. (2006). Chemical composition, dietary fibre and resistant starch contents of raw and cooked pea, common bean, chickpea and lentil legumes. Food Chem. 94, 327–330. doi: 10.1016/j.foodchem.2004.11.020. CrossRef. Google Scholar.

19. Diñeiro García Y., Suárez Valles B., Picinelli Lobo A. (2009). Phenolic and antioxidant composition of by-products from the cider industry. Food Chem. 117, 731–738. doi: 10.1016/j.foodchem.2009.04.049. CrossRef. Google Scholar.

20. Dong C.-J., Cao N., Zhang Z.-G., Shang Q.-M. (2016). Characterization of the fatty acid desaturase genes in cucumber: structure, phylogeny, and expression patterns. PLoS ONE 11, e0149917. doi: 10.1371/journal.pone.0149917. CrossRef. Google Scholar.

21. Dutta S. K., Chatterjee D., Sarkar D., Singh S. B., Boopathi T., Kuotsu R. et al. (2016). Common Bean (Phaseolus vulgaris L., Fabaceae), landraces of Lushai Hills in India: nutrients and antioxidants source for the farmers. Indian J. Tradit. Knowl. 15, 313–320. Google Scholar.

22. El-Nafad R., El-Bastawesy A., Ghoniem G., El-Refai A. (2022). Effect of blanching process and frozen storage on bioactive compounds and some quality parameters of organic and conventional green bean. J. Food Dairy Sci. 13, 125–131. doi: 10.21608/jfds.2022.150884.1069. CrossRef. Google Scholar.

23. Espinoza-García N., Martínez-Martínez R., Chávez-Servia J. L., Vera-Guzmán A. M., Carrillo-Rodríguez J. C., Heredia-García E. et al. (2016). Contenido de minerales en semilla de poblaciones nativas de frijol común (Phaseolus vulgaris L.). Rev. Fitotec. Mex. 39, 215–223. doi: 10.35196/rfm.2016.3.215-223. CrossRef. Google Scholar.

24. FAO Food Agriculture Organization of the United Nations. (2023a). FAOSTAT. Crops and Livestock Products. Available online at: https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL (accessed July 16, 2023). Google Scholar.

25. FAO Food Agriculture Organization of the United Nations. (2023b). Organinc Agriculture. Available online at: https://www.fao.org/organicag/oa-faq/oa-faq1/en (accessed July 16, 2023). Google Scholar.

26. FAO Food Agriculture Organization of the United Nations. (2023c). Food Energy - Methods of Analysis and Conversion Factors. FAO Food and Nutrition Paper 77. Rome: FAO. Available online at: https://www.fao.org/3/y5022e/y5022e00.htm (accessed July 16, 2023). Google Scholar.

27. Feizollahi E., Mirmahdi R. S., Zoghi A., Zijlstra R. T., Roopesh M. S., Vasanthan T. et al. (2021). Review of the beneficial and anti-nutritional qualities of phytic acid, and procedures for removing it from food products. Food Res. Int. 143, 110284. doi: 10.1016/j.foodres.2021.110284. CrossRef. Google Scholar.

28. Ferreira J. J., Campa A., Pérez-Vega E., Rodríguez-Suárez C., Giraldez R. (2012). Introgression and pyramiding into common bean market class fabada of genes conferring resistance to anthracnose and potyvirus. Theor. Appl. Genet. 124, 777–788. doi: 10.1007/s00122-011-1746-x. CrossRef. Google Scholar.

29. Ganesan K., Xu B. (2017). Polyphenol-rich dry common beans (Phaseolus vulgaris L.) and their health benefits. Int. J. Mol. Sci. 18, 2331. doi: 10.3390/ijms18112331. CrossRef. Google Scholar.

30. Gangola M. P., Jaiswal S., Khedikar Y. P., Chibbar R. N. A. (2014). Reliable and rapid method for soluble sugars and RFO analysis in chickpea using HPAEC--PAD and its comparison with HPLC--RI. Food Chem. 154, 127–133. doi: 10.1016/j.foodchem.2013.12.085. CrossRef. Google Scholar.

31. González A. M., Monteagudo A. B., Casquero P. A., De Ron A. M., Santalla M. (2006). Genetic variation and environmental effects on agronomical and commercial quality traits in the main European market classes of dry bean. Field Crops Res. 95, 336–347. doi: 10.1016/j.fcr.2005.04.004. CrossRef. Google Scholar.

32. Gunjača J., Carović-Stanko K., Lazarević B., Vidak M., Petek M., Liber Z. et al. (2021). Genome-wide association studies of mineral content in common bean. Front. Plant Sci. 12, 636484. doi: 10.3389/fpls.2021.636484. CrossRef. Google Scholar.

33. Guzmán-Maldonado S. H., Martínez O., Acosta-Gallegos J. A., Guevara-Lara F., Paredes-López O. (2003). Putative quantitative trait loci for physical and chemical components of common bean. Crop Sci. 43, 1029–1035. doi: 10.2135/cropsci2003.1029. CrossRef. Google Scholar.

34. Hayat I., Ahmad A., Masud T., Ahmed A., Bashir S. (2014). Nutritional and health perspectives of beans (Phaseolus vulgaris L.): an overview. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 54, 580–592. doi: 10.1080/10408398.2011.596639. CrossRef. Google Scholar.

35. Herrera M. D., Reynoso-Camacho R., Melero-Meraz V., Guzmán-Maldonado S. H., Acosta-Gallegos J. A. (2021). Impact of soil moisture on common bean (Phaseolus vulgaris L.) phytochemicals. J. Food Compos. Anal. 99, 103883. doi: 10.1016/j.jfca.2021.103883. CrossRef. Google Scholar.

36. Horwitz W. (2005). Official Methods of Analysis, 18th edn, ed. G. W. Latimer: AOAC International, Gaithersburg, USA. Google Scholar.

37. Hummel M., Talsma E. F., Taleon V., Londoño L., Brychkova G., Gallego S. et al. (2020). Iron, zinc and phytic acid retention of biofortified, low phytic acid, and conventional bean varieties when preparing common household recipes. Nutrients 12, 658. doi: 10.3390/nu12030658. CrossRef. Google Scholar.

38. Hurrell (2004). Phytic acid degradation as a means of improving iron absorption. Int. J. Vitam. Nutr. Res. 74, 445–452. doi: 10.1024/0300-9831.74.6.445. CrossRef. Google Scholar.

39. Jepleting N., Sila D. N., Orina I. N. (2022). Nutritional composition and antinutrient to mineral molar ratios of selected improved common beans grown in Kenya. Curr. Res. Nutr. Food Sci. 10, 1230–1239. doi: 10.12944/CRNFSJ.10.3.35. CrossRef. Google Scholar.

40. Juszczuk I. M., Wiktorowska A., Malusá E., Rychter A. M. (2004). Changes in the concentration of phenolic compounds and exudation induced by phosphate deficiency in bean plants (Phaseolus vulgaris L.). Plant Soil 267, 41–49. doi: 10.1007/s11104-005-2569-9. CrossRef. Google Scholar.

41. Kahraman A., Kahraman A., Onder M. (2017). Accumulation of heavy metals in dry beans sown on different dates. J. Elem. 1, 2018. doi: 10.5601/jelem.2017.22.2.1308. CrossRef. Google Scholar.

42. Kargiotidou A., Papathanasiou F., Baxevanos D., Vlachostergios D. N., Stefanou S., Papadopoulos I. et al. (2019). Yield and stability for agronomic and seed quality traits of common bean genotypes under mediterranean conditions. Legum. Res. 42, 308–313. doi: 10.18805/LR-437. CrossRef. Google Scholar.

43. Kopczyńska K., Srednicka-Tober D., Hallmann E., Wilczak J., Wasiak-Zys G., Wyszyński Z. et al. (2021). Bioactive compounds, sugars, and sensory attributes of organic and conventionally produced courgette (Cucurbita Pepo). Foods 10, 2475. doi: 10.3390/foods10102475. CrossRef. Google Scholar.

44. Kotha R. R., Finley J. W., Luthria D. L. (2020). Determination of soluble mono, di, and oligosaccharide content in 23 dry beans (Phaseolus vulgaris L.). J. Agric. Food Chem. 68, 6412–6419. doi: 10.1021/acs.jafc.0c00713. CrossRef. Google Scholar.

45. Latham M. C. (1997). Human Nutrition in the Developing World. FAO: Rome, Italy. Google Scholar.

46. Leal F. T., Bettiol J. V. T., Filla V. A., Coelho A. P., Mingotte F. L. C., Lemos L. B. et al. (2021). Grain quality of common bean (Phaseolus vulgaris L.) cultivars under low and high nitrogen dose. Rev. Fac. Cienc. Agrar. Univ. Nac. Cuyo. 53, 118–127. doi: 10.48162/rev.39.012. CrossRef. Google Scholar.

47. Lo Turco V., Potortì A. G., Rando R., Ravenda P., Dugo G., Di Bella G. (2016). Functional properties and fatty acids profile of different beans varieties. Nat. Prod. Res. 30, 2243–2248. doi: 10.1080/14786419.2016.1154056. CrossRef. Google Scholar.

48. Lynch J., Cain M., Frame D., Pierrehumbert R. (2021). Agriculture's contribution to climate change and role in mitigation is distinct from predominantly fossil CO2-emitting sectors. Front. Sustain. Food Syst. 4, 518039. doi: 10.3389/fsufs.2020.518039. CrossRef. Google Scholar.

49. Madrera R. R., Valles B. S. (2020). Development and validation of ultrasound assisted extraction (UAE) and HPLC-DAD method for determination of polyphenols in dry beans (Phaseolus vulgaris). J. Food Compos. Anal. 85, 103334. doi: 10.1016/j.jfca.2019.103334. CrossRef. Google Scholar.

50. Manoharlal R., Saiprasad G. V. S., Madhavakrishna K. (2020). Evaluation of mono-, di-, and oligo-saccharydes of staple Indian grain flours. J. Microb. Biotech. Food Sci. 9, 799–804. doi: 10.15414/jmbfs.2020.9.4.799-804. CrossRef. Google Scholar.

51. MAPA Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. (2023). I.G.P. Faba Asturiana. Available online at: https://www.mapa.gob.es/es/alimentacion/temas/calidad-diferenciada/dop-igp/legumbres/IGP_fabastur.aspx (accessed July 16, 2023). Google Scholar.

52. Mariamenatu A. H., Abdu E. M. (2021). Overconsumption of omega-6 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) versus deficiency of omega-3 PUFAs in modern-day diets: the disturbing factor for their "balanced antagonistic metabolic functions" in the human body. J. Lipids 2021, 8848161. doi: 10.1155/2021/8848161. CrossRef. Google Scholar.

53. Mastura H., Hasnah H., Dang T. N. (2017). Total phenolic content and antioxidant capacity of beans: organic vs inorganic. Int. Food Res. J. 24, 510–517. Google Scholar.

54. McPhee K. E., Zemetra R. S., Brown J., Myers J. R. (2002). Genetic analysis of the raffinose family oligosaccharides in common bean. J. Am. Soc. Hortic. Sci. 127, 376–382. doi: 10.21273/JASHS.127.3.376. CrossRef. Google Scholar.

55. Medina-Velo I. A., Dominguez O. E., Ochoa L., Barrios A. C., Hernández-Viezcas J. A., White J. C. et al. (2017). Nutritional quality of bean seeds harvested from plants grown in different soils amended with coated and uncoated zinc oxide nanomaterials. Environ. Sci. Nano 4, 2336–2347. doi: 10.1039/C7EN00495H. CrossRef. Google Scholar.

56. Megazyme (2023). Phytic acid (phytate)/Total Phosphorus. Assay Procedure. Available online at: https://www.megazyme.com/documents/Assay_Protocol/K-PHYT_DATA.pdf (accessed July 16, 2023). Google Scholar.

57. Muller A., Schader C., El-Hage Scialabba N., Brüggemann J., Isensee A., Erb K.-H. et al. (2017). Strategies for feeding the world more sustainably with organic agriculture. Nat. Commun. 8, 1290. doi: 10.1038/s41467-017-01410-w. CrossRef. Google Scholar.

58. Nadeem M. A., Yeken M. Z., Shahid M. Q., Habyarimana E., Yilmaz H., Alsaleh A. et al. (2021). Common bean as a potential crop for future food security: an overview of past, current and future contributions in genomics, transcriptomics, transgenics and proteomics. Biotechnol. Biotechnol. Equip. 35, 759–787. doi: 10.1080/13102818.2021.1920462. CrossRef. Google Scholar.

59. Naivikul O., D'Appolonia B. L. (1978). Comparion of legume and wheat flour carbohydrates. I. Sugar analysis. Cereal. Chem. 55, 913–918. Google Scholar.

60. Nicoletto C., Zanin G., Sambo P., Dalla Costa L. (2019). Quality assessment of typical common bean genotypes cultivated in temperate climate conditions and different growth locations. Sci. Hortic. 256, 108599. doi: 10.1016/j.scienta.2019.108599. CrossRef. Google Scholar.

61. Oney-Montalvo J., Uc-Varguez A., Ramírez-Rivera E., Ramírez-Sucre M., Rodríguez-Buenfil I. (2020). Influence of soil composition on the profile and content of polyphenols in habanero peppers (Capsicum chinense Jacq.). Agronomy 10, 1234. doi: 10.3390/agronomy10091234. CrossRef. Google Scholar.

62. Palčić I., Karažija T., Petek M., Lazarević B., Herak Custić M., Gunjača J. et al. (2018). Relationship between origin and nutrient content of croatian common bean landraces. J. Cent. Eur. Agric. 19, 490–502. doi: 10.5513/JCEA01/19.3.2103. CrossRef. Google Scholar.

63. Parodi A., Leip A., De Boer I. J. M., Slegers P. M., Ziegler F., Temme E. H. M. et al. (2018). The potential of future foods for sustainable and healthy diets. Nat. Sustain. 1, 782–789. doi: 10.1038/s41893-018-0189-7. CrossRef. Google Scholar.

64. Philipo M., Ndakidemi P. A., Mbega E. R. (2020). Environmental and genotypes influence on seed iron and zinc levels of landraces and improved varieties of common bean (Phaseolus vulgaris L.) in Tanzania. Ecol. Genet. Genom. 15, 100056. doi: 10.1016/j.egg.2020.100056. CrossRef. Google Scholar.

65. Pisoschi A. M., Pop A., Cimpeanu C., Predoi G. (2016). Antioxidant capacity determination in plants and plant-derived products: a review. Oxid. Med. Cell. Longev. 2016, 1–36. doi: 10.1155/2016/9130976. CrossRef. Google Scholar.

66. Ribeiro N. D., Maziero S. M., Prigol M., Nogueira C. W., Rosa D. P., Possobom M. T. D. F. (2012). Mineral concentrations in the embryo and seed coat of common bean cultivars. J. Food Compos. Anal. 226, 89–95. doi: 10.1016/j.jfca.2012.03.003. CrossRef. Google Scholar.

67. Rodríguez Madrera R., Campa Negrillo A., Suárez Valles B., Ferreira Fernández J. J. (2020). Characterization of extractable phenolic profile of common bean seeds (Phaseolus vulgaris L.) in a Spanish diversity panel. Food Res. Int. 138, 109713. doi: 10.1016/j.foodres.2020.109713. CrossRef. Google Scholar.

68. Rodríguez Madrera R., Campa Negrillo A., Suárez Valles B., Ferreira Fernández J. J. (2021). Phenolic content and antioxidant activity in seeds of common bean (Phaseolus vulgaris L.). Foods 10, 864. doi: 10.3390/foods10040864. CrossRef. Google Scholar.

69. Rodríguez-Ruiz J., Belarbi E.-H., García Sanchez J. L., López Alonso D. (1998). Rapid simultaneous lipid extraction and transesterification for fatty acid analyses. Biotechnol. Tech. 12, 689–691. doi: 10.1023/A:1008812904017. CrossRef. Google Scholar.

70. Shellie K. C., Hosfield G. L. (1991). Genotype × environmental effects on food quality of common bean: resource-efficient testing procedures. J. Am. Soc. Hortic. Sci. 116, 732–736. doi: 10.21273/JASHS.116.4.732. CrossRef. Google Scholar.

71. Singleton V. L., Rossi A. (1965). Colorimetry of total phenolics with phosphomolybdicphosphotungstic acid reagents. Am. J. Enol. Vitic. 6, 144–158. doi: 10.5344/ajev.1965.16.3.144. CrossRef. Google Scholar.

72. Sinkovič L., Pipan B., Šibul F., Nemeš I., Tepić Horecki A., Meglič V. et al. (2022). Nutrients, phytic acid and bioactive compounds in marketable pulses. Plants 12, 170. doi: 10.3390/plants12010170. CrossRef. Google Scholar.

73. Soetan K. O., Olaiya C. O., Oyewole O. E. (2010). The importance of mineral elements for humans, domestic animals and plants: a review. Afr. J. Food Sci. 4, 200–222. Google Scholar.

74. Umeta M., West C. E., Fufa H. (2005). Content of zinc, iron, calcium and their absorption inhibitors in foods commonly consumed in Ethiopia. J. Food Compos. Anal. 18, 803–817. doi: 10.1016/j.jfca.2004.09.008. CrossRef. Google Scholar.

75. Uyanöz R., Akbulut M., Çetin Ü., Gültepe N. (2007). Effects of microbial inoculation, organic and chemical fertilizer on yield and physicochemical and cookability properties of bean (Phaseolus vulgaris L.) seeds. Philipp. Agric. Sci. 90, 168–172. Google Scholar.

76. Velasco-González O., Martín-Martínez E. S., Aguilar-Méndez M., Pajarito-Ravelero A. (2013). Propiedades físicas y químicas del grano de diferentes variedades de frijol (Phaseolus vulgaris L.). Bioagro 25, 161–166. Google Scholar.

77. Voysest O. (2000). Mejoramiento Genético de frijol (Phaseolus vulgaris* L.). Legado de Variedades de América Latina 1930–1999*. Cali: CIAT. Google Scholar.

78. Wafula E. N., Onduso M., Wainaina I. N., Buvé C., Kinyanjui P. K., Githiri S. M. et al. (2022). Antinutrient to mineral molar ratios of raw common beans and their rapid prediction using near-infrared spectroscopy. Food Chem. 368, 130773. doi: 10.1016/j.foodchem.2021.130773. CrossRef. Google Scholar.

79. Wang N., Hou A., Santos J., Maximiuk L. (2017). Effects of cultivar, growing location, and year on physicochemical and cooking characteristics of dry beans (Phaseolus vulgaris). Cereal Chem. J. 94, 128–134. doi: 10.1094/CCHEM-04-16-0124-FI. CrossRef. Google Scholar.

80. Wodajo D., Emire S. A. (2022). Haricot beans (Phaseolus vulgaris L.) flour: effect of varieties and processing methods to favor the utilization of underconsumed common beans. Int. J. Food Prop. 25, 1186–1202. doi: 10.1080/10942912.2022.2074029. CrossRef. Google Scholar.

Rodríguez Madrera R, Campa Negrillo A and Ferreira Fernández JJ (2024) Modulation of the nutritional and functional values of common bean by farming system: organic vs. conventional. Front. Sustain. Food Syst. 7:1282427. doi: 10.3389/fsufs.2023.1282427

Перевод статьи «Modulation of the nutritional and functional values of common bean by farming system: organic vs. conventional» авторов Rodríguez Madrera R, Campa Negrillo A and Ferreira Fernández JJ., оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык

Фото: wikipedia