Исследование: Сравнение качественных и питательных параметров органических и обычных фруктов и овощей
Органическое земледелие — это система производства, которая избегает или в значительной степени исключает использование синтетических сельскохозяйственных удобрений, таких как пестициды, регуляторы роста, высокорастворимые минеральные удобрения, добавки, консерванты, ароматизаторы, ароматические вещества и генетически модифицированные организмы и их продукты. Цель этой системы — поддержание и повышение плодородия и качества почвы, и она опирается на такие методы, как севооборот, поликультура, смешанные посевы, управление экосистемой, покровные культуры, бобовые, органические и биоудобрения, механическая обработка почвы и методы биологического контроля. В данном обзоре обобщаются и оцениваются исследования, сравнивающие качество продуктов питания, произведенных традиционным, органическим и традиционным способом. В некоторых случаях, хотя результаты исследований противоречат друг другу, органически выращенные овощи, особенно ягоды и фрукты, имеют несколько более высокое содержание сухого вещества, минералов, таких как P, Ca, Mg, Fe и Zn, витамина C, сахаров, каротиноидов, антиоксидантной активности, фенольных и флавоноидных соединений. Кроме того, их органолептические свойства более приятны. Пищевая ценность, качество и безопасность органических продуктов питания считаются приемлемыми, если они соответствуют последним тенденциям, проверены и подтверждены. Поэтому целью данного обзора является сбор, описание и обновление научных данных о качестве, безопасности, биологически активных соединениях, а также пищевой и фитохимической ценности продуктов питания в традиционных и органических системах производства фруктов, овощей и злаков.
2. Органические продукты питания
Органические продукты питания описываются как «продукты, гарантированно произведенные, хранившиеся и переработанные без добавления синтетических удобрений и химикатов». Органические продукты изготавливаются из органически выращенных ингредиентов, которые обрабатываются преимущественно биологическими, механическими и физическими методами. Органические продукты отличаются от обычных, главным образом, отсутствием пестицидов, искусственных удобрений и остатков тяжелых металлов благодаря применению регулируемых правил производства; большинство научных исследований посвящено качеству органических продуктов питания и этим соединениям с целью проверки их предельных значений [ 27 ]. Органические продукты выращиваются и производятся естественным путем стандартными методами органического земледелия, а их производство основано на экологических процессах, биоразнообразии и природных циклах.
В то время как вкус, качество и безопасность традиционных местных продуктов питания обычно основаны на органическом сырье, системы органического земледелия стремятся обеспечить потребителя натуральными, свежими, здоровыми, вкусными, питательными, полезными для здоровья, более экологичными и благоприятными для биоразнообразия продуктами питания, уважая при этом естественные жизненные циклы. Действительно, представление о том, что органические продукты питания экологичны, заслуживают доверия, питательны и полезнее для здоровья, чем традиционные продукты, привело к увеличению спроса на них благодаря большей безопасности, отслеживаемости и лучшему контролю качества этих продуктов [ 13 , 28 ]. Органически выращенные растения и растительные продукты содержат меньше опасных тяжелых металлов, нитратов, нитритов, азота и остатков пестицидов, и, напротив, имеют большее содержание сухого вещества, сахаров, аскорбиновой кислоты, общего количества фенольных соединений и минеральных питательных веществ [ 18 , 27 ]. Содержание азота в почве, по-видимому, влияет на питательную ценность, и органические культуры, как правило, имеют более высокое содержание сухого вещества, сахара, аскорбиновой кислоты, флавоноидов и фенольных соединений, а также более низкую урожайность и содержание влаги, нитратов и белка. Литература показывает, что органические зерновые, овощи и фрукты содержат больше или равное количество минералов, фитохимических веществ и витаминов С и Е, в то время как органические злаки содержат меньше белка, но такое же количество, как овощи и фрукты [ 5 ]. Было высказано предположение, что органические макаронные изделия имеют более высокое содержание клетчатки и более низкое содержание белка, чем обычные макаронные изделия [ 29 ], в то время как органический рис и пшеница содержат меньше белка и аминокислот. Хотя существуют различия в питательной ценности между системами производства, органические методы могут производить более безопасный рис и пшеницу [ 30 ]. Режим удобрения оказывает явное влияние на состав белка. Из-за низкой доступности азота в органической системе, особенно в репродуктивные фазы, было обнаружено, что содержание белка и качество клейковины в зерне пшеницы низкие [ 31 ]. Однако, когда уровень плодородия одинаков, было установлено, что содержание белка в цельной пшенице и рафинированной муке одинаково в органических и традиционных системах, а содержание минералов и антиоксидантов, а также качество пшеницы сильнее связаны с уровнем плодородия [ 32 ]. Действительно, при сравнении трех древних видов пшеницы с точки зрения качественных характеристик органического и традиционного выращивания при эквивалентном азотном удобрении Фарес и др. [ 33 ] обнаружили, что органическое выращивание не повлияло на профиль фенольных кислот и антиоксидантную активность, за исключением увеличения общего содержания фенолов.
3. Традиционная еда
В настоящее время растет интерес потребителей к местным продуктам регионального происхождения, обладающим традиционным и натуральным характером; аутентичными рецептурными процессами; региональной идентичностью, вкусом, ароматом или имиджем; сенсорными качествами; и позитивным имиджем, которые воспринимаются как более экологичные и высококачественные [ 34 , 35 ]. Этапы производства, переработки и приготовления традиционных продуктов питания осуществляются в определенном регионе, а их рецепты, происхождение сырья и производственные процессы являются аутентичными. Традиционные продукты питания обладают определенными атрибутами или свойствами, которые четко отличают их от других подобных продуктов той же категории; например, они могут содержать традиционные ингредиенты, традиционный состав, специфическое традиционное сырье или первичные продукты, аутентичный рецепт, известный в течение длительного времени, традиционные методы производства или процессы [ 34 ]. Традиционные продукты питания исторически играли важную роль в различных культурах и регионах. Они способствуют формированию у потребителей чувства идентичности и гордости. Потребители считают, что традиционные продукты питания свежие, натуральные, обладают более насыщенным и особенным вкусом, питательны, полезны и безопасны, имеют более высокую пищевую ценность и более высокое качество. Они описывают их как домашние и натуральные. Таким образом, спрос на традиционные продукты питания растет с каждым днем [ 36 ]. Предыдущие исследования подчеркивают, что такие продукты считаются символом культурных ценностей, а в странах с переходной экономикой выбор традиционных продуктов питания рассматривается как психологический инструмент и помогает потребителям быть в курсе тенденций в пищевой промышленности [ 34 ]. Традиционные продукты питания часто являются результатом культурных практик, которые защищают и улучшают сельские экосистемы, а их производство способствует развитию сельских районов, устойчивому развитию и сохранению природы и биоразнообразия.
Производство традиционных продуктов питания способствует сохранению окружающей среды и диверсификации сельскохозяйственной деятельности, развитию регионов и туризма, а также следованию тенденциям органического питания [ 35 ]. Действительно, местные, аутентичные и традиционные продукты, предлагающие уникальные и запоминающиеся гастрономические впечатления, способствуют развитию туризма посредством создания или возрождения культурной идентичности [ 37 ]. Считается, что традиционные продукты питания более полезны и органичны, обладают более интенсивным ароматом и местным характером, а также вкуснее, чем продукты массового производства [ 23 ]. Традиционные продукты питания представляют собой важную форму экономического вклада в пищевой сектор и создают новые возможности для получения дохода для фермеров в экосистеме традиционно систематизированного сельского стиля питания, который является сырым и простым, местным, ремесленным, здоровым и органическим. Сенсорные свойства и качество традиционных продуктов питания, как правило, зависят от источника органического сырья. С другой стороны, существует связь между местными и органическими продуктами питания, и для более эффективного продвижения органических и местных продуктов необходимо учитывать региональные и продуктовые различия. Традиционные продукты питания, производимые с использованием органического подхода, адаптированного к местным условиям на основе экологических процессов, биоразнообразия и циклов растений, более питательны и приобретают все большую популярность [ 38 ]. Производство более здоровых и вкусных органических и традиционных продуктов является важным фактором развития сельского хозяйства, в то время как, с другой стороны, они влияют друг на друга. Кроме того, традиционные продукты создают условия для инноваций и повышения качества жизни, сочетая аутентичные и традиционные вкусы и ароматы с органическими качествами.
4. Пищевая ценность, качество и безопасность пищевых продуктов.
Стратегии обеспечения продовольственной безопасности фокусируются не только на количестве, но и на качестве продуктов питания. Важность качества и безопасности продуктов питания возрастает с каждым днем в системах органического земледелия, которые, как ожидается, будут производить продукты с более высоким содержанием питательных веществ и более высоким качеством, чем традиционные системы. Практики органического земледелия улучшают качество продуктов питания и здоровье человека, а также безопасность продуктов питания [ 4 ]. Продукты, произведенные в органических и традиционных системах, часто сравниваются по пищевой ценности, органолептическим качествам и безопасности [ 39 , 40 ]. К элементам, наиболее часто используемым при определении характеристик продуктов питания, относятся функциональные, натуральные, органолептические, питательные, биологические и этические аспекты, а также подлинность. Качество продуктов питания характеризуется их питательной ценностью, то есть природной питательной, биологической или медицинской ценностью продукта, содержащего соотношение полезных и вредных веществ. Качество продуктов питания также может быть описано параметрами, ориентированными на продукт, процесс и потребителя. Однако в большинстве случаев, за исключением первых двух из этих трех подходов, восприятие качества потребителем основано на субъективных оценках, а не на объективной информации, такой как происхождение, вкус и внешний вид. В то время как аналитические критерии качества продуктов питания включают технологически ориентированные, известные с точки зрения питания и сенсорные факторы, целостные критерии, такие как в традиционных продуктах питания, охватывают подлинность, биологическую ценность, этические аспекты и целостные методы оценки качества продуктов питания. Было установлено, что наибольшим преимуществом органического производства является устойчивость к водному стрессу и болезням; в органическом зеленом перце высокое содержание витамина С, а содержание антиоксидантов выше в продуктах, выращенных традиционным способом в условиях отсутствия стресса, и в продуктах, выращенных органическим способом в условиях засухи [ 41 ].
В целом, качество продукта определяется его питательной ценностью, а также сенсорными, механическими и функциональными свойствами. Питательная ценность может быть интерпретирована как содержание витаминов, минеральных элементов и белков. Фактически, органические продукты являются хорошей альтернативой пищевым добавкам, и их питательная ценность несколько выше по сравнению с традиционными [ 40 , 42 ]. С другой стороны, Наварро и др. [ 43 ] сообщили о несколько более высоких питательных и сенсорных качествах органических мандаринов, чем традиционных; то же самое наблюдали Сридеви и Дивакар [ 44 ], которые обнаружили, что полезные для здоровья питательные вещества, общее содержание растворимых сухих веществ и сенсорные качества органических спелых бананов были выше, чем у традиционных. Действительно, было подчеркнуто, что органическое выращивание чая может улучшить качественные характеристики чая, тем самым принося пользу здоровью человека и окружающей среде [ 45 ].
Безопасность пищевых продуктов так же важна для потребителя, как и их качество, и более экологичное органическое земледелие способствует обеспечению безопасности пищевых продуктов многими способами. Системы органического земледелия являются древнейшей и наиболее распространенной практикой устойчивого земледелия и, безусловно, более безопасны для окружающей среды, хотя исследования органических продуктов фрагментарны и противоречивы, ясно, что они содержат меньше пестицидов и обладают лучшими антиоксидантными свойствами [ 46 ]. Однако растет обеспокоенность по поводу зависимости сельскохозяйственного производства продуктов питания от минеральных удобрений и синтетических химических пестицидов из-за снижения устойчивости систем производства и их негативного воздействия на окружающую среду [ 47 ]. Чрезмерное использование химических удобрений и других химикатов может привести к ухудшению качества и здоровья почвы, а также к проблемам безопасности и качества пищевых продуктов, таким как накопление нитратов в культурах и загрязнение пестицидами и химикатами [ 1 ], в то время как органическое земледелие может быть хорошей альтернативой для обеспечения безопасности пищевых продуктов за счет снижения содержания тяжелых металлов в продуктах питания и негативного воздействия этих химикатов [ 47 , 48 ].
Негативное воздействие загрязняющих веществ на качество урожая угрожает безопасности пищевых продуктов. В ходе исследования 22 пестицидов в четырех различных культурах (салат, яблоко, виноград и томат) было обнаружено, что уровни пестицидов в образцах, взятых из традиционного сельского хозяйства, значительно выше, чем в органической сельскохозяйственной продукции [ 49 ]. С точки зрения безопасности, существует консенсус относительно того, что органически выращенные фрукты и овощи имеют более низкие уровни остатков пестицидов, содержания тяжелых металлов и нитратов, с явными различиями в качестве и безопасности по сравнению с традиционными альтернативами [ 48 , 50 , 51 ]. Более низкие или нулевые уровни остатков пестицидов в органически выращенных продуктах также были отмечены в других исследованиях [ 18 , 30 ]. Кроме того, сообщалось, что для наиболее потребляемых овощей, таких как картофель, салат, помидоры, морковь и лук в США, содержание металлов в традиционных продуктах немного выше, чем в органических продуктах [ 52 ].
Сегодня растет осведомленность потребителей о влиянии места происхождения и метода производства на качество и безопасность продуктов питания, особенно свежих. Хотя имеющиеся данные о качестве и безопасности дают мало четких ответов, необходимо больше данных для расширения знаний о безопасности, пользе для здоровья и питательной ценности органических продуктов по сравнению с традиционными продуктами. Необходимы всесторонние исследования, чтобы объективно отразить различия в питательной ценности и безопасности пищевых продуктов между органическими и традиционными продуктами [ 51 ]. Видно, что такие факторы, как сорт, воздействие окружающей среды и условия выращивания, тип удобрения, время сбора урожая, метод сбора урожая, хранение, транспортировка и методы переработки, очень важны для различных питательных, безопасных и органолептических качеств продукта.
5. Содержание питательных веществ, сухого вещества, витаминов и других веществ в сельскохозяйственных культурах.
Ряд предыдущих исследований показал, что органически выращенные продукты питания имеют более высокое содержание питательных веществ [ 50 , 53 , 54 ] и ароматических соединений [ 55 ]. В целом, большинство органически выращенных культур имеют более высокое содержание сухого вещества, сахара, титруемой кислотности, защитных веществ, антиоксидантного потенциала, флавоноидов и общего количества фенолов, а также содержание таких элементов, как Ca, Mg, P, Zn и Fe, чем культуры, выращенные традиционным способом. Было обнаружено, что органические гранатовые соки содержат больше уксусной кислоты, аланина, аргинина, гистидина, глутамина, фумаровой кислоты, молочной кислоты, изолейцина, лейцина, яблочной кислоты, галактозы, маннозы, метионина, фенилаланина, треонина, тирозина, пролина, сахарозы, валина и тригонеллина, чем их аналоги, выращенные традиционным способом [ 56 ]. Тыква сорта «Баттернат», выращенная традиционным способом, содержала больше фолиевой кислоты и β-каротина, в то время как органическая тыква имела более высокое содержание токоферола, K, Mg, Na и Mn [ 57 ]. Корень петрушки, сельдерей и картофель, выращенные органическим способом, показали более высокое содержание Ca, Mg, Na, K и P по сравнению с выращенными традиционным способом [ 58 ]. Кроме того, было обнаружено небольшое различие между органическими и выращенными традиционным способом тепличными томатами с точки зрения вкуса и питательной ценности, а также в отношении индекса качества плодов, основанного на содержании таких соединений, как ликопин, β-каротин и витамин С [ 59 ]. Ряд сравнительных исследований показывает, что в органических продуктах выращивания наблюдается высокое соотношение содержания витамина С и Fe, Mg, Zn, Cu и P по сравнению с традиционными культурами [ 51 , 60 ]. Между тем, содержание витамина С в органическом картофеле равно или выше [ 61 ], а содержание крахмала выше, чем в традиционном [ 62 ]. В связи с качеством и питательными свойствами органических и традиционных продуктов, во многих исследованиях изучался уровень микронутриентов в них ( таблица 1 ).
Таблица 1. Сравнение качественных и питательных параметров органических и традиционных фруктов и овощей.
| Протестированные сельскохозяйственные культуры (продукты питания) | Основные эффекты системы земледелия (более высокое/низкое/аналогичное содержание питательных веществ в органических фруктах или овощах по сравнению с традиционными) | Ссылка. |
|---|---|---|
| Помидоры | Повышенная питательная ценность, содержание витамина С и общего количества флавоноидов, 3-кверцетин рутинозида и мирицетина в органическом составе. | [ 63 ] |
| Помидоры | Более высокое содержание витамина С, растворимых сухих веществ и общего количества фенольных соединений в органическом продукте. | [ 64 ] |
| Помидоры | Более высокое содержание полезных для здоровья питательных веществ, ликопина, витамина С, флавоноидов и общего количества фенольных соединений в органическом продукте. | [ 59 ] |
| Помидоры | Более высокое содержание полифенолов в органическом органическом растворе. | [ 65 ] |
| Помидоры | Более высокое содержание Mo, Cu, Zn, K и Ba и более низкое содержание Mn, Co, Na, Mg и Cd в органическом органическом растворе. | [ 66 ] |
| Помидоры | Более высокое содержание кофейной и хлорогеновой кислот, но более низкое содержание феруловой кислоты и органического нарингенина. | [ 67 ] |
| Помидоры, кетчуп | Более высокое содержание общих фенолов и антиоксидантных микрокомпонентов в органических томатах и томатных кетчупах. | [ 68 ] |
| валлийский лук | В целом, различий в весе, длине, диаметре и содержании влаги не обнаружено; в органическом варианте наблюдается более высокое общее содержание фенольных соединений и флавоноидов, а также лучшее качество состава. | [ 69 ] |
| Красный лук | В целом, различий в содержании отдельных антоцианов не обнаружено; в органическом варианте наблюдается более высокое общее содержание фенольных соединений и флавоноидов, а также более высокая антиоксидантная активность. | [ 70 ] |
| Три сорта картофеля | Более высокая пищевая ценность, а также содержание общего количества фенольных соединений и сухого вещества, и лучшие органолептические свойства, но более низкое содержание нитратов в органическом веществе. | [ 71 ] |
| Пять сортов картофеля | Содержание фенольных кислот, сухого вещества и крахмала, а также органолептические свойства сходны в органическом и конвергентном состояниях. | [ 72 ] |
| Шесть сортов картофеля | Более низкое содержание нитратов; более высокая питательная ценность, общее содержание фенольных соединений и более привлекательный цвет как кожуры, так и мякоти клубней. | [ 62 ] |
| Сладкий картофель | Более высокие концентрации минералов, таких как Ca, Cu, Fe, K, Mg, Mn и P, в органическом растворе. | [ 42 ] |
| Кабачок | Различий в содержании витамина С, каротиноидов и хлорофиллов нет, но в органическом варианте больше сахаров и полифенолов (галловой кислоты, хлорогеновой кислоты, феруловой кислоты и кверцетин-3-O-рутинозида). | [ 73 ] |
| Морковь | Не было различий во вкусовых и органолептических качествах, а также наблюдалось более высокое содержание нитратов в целом. | [ 74 ] |
| Морковь, брокколи и цуккини | Содержание каротиноидов выше в органической моркови, но выше в цуккини и брокколи. | [ 75 ] |
| Таро | Более высокое содержание сухого вещества, крахмала, сахаров, фосфора, калия, кальция и магния, а также лучшее качество кизила в органическом растении. | [ 15 ] |
| Брокколи | Различий в содержании полифенолов в органическом органическом растворе не обнаружено. | [ 76 ] |
| Цветная капуста | В органическом продукте содержится больше аскорбиновой кислоты, полифенолов, каротиноидов и антиоксидантов. | [ 77 ] |
| Белокочанная капуста | Более низкое содержание нитратов и нитритов, а также более высокое содержание сухого вещества, зеаксантина и β-каротина в органическом веществе. | [ 53 ] |
| Баклажан | Более высокая питательная ценность (K, Ca, Mg, Cu) и общее содержание фенольных соединений, но более низкая активность полифенолоксидазы в органическом экстракте. | [ 78 ] |
| Карликовая французская фасоль | Различий в содержании органических кислот, таких как яблочная, лимонная и аскорбиновая кислоты, нет; содержание аскорбиновой кислоты, сахарозы и общего количества сахаров выше в органическом растворе. | [ 79 ] |
| зеленая фасоль | Различий в содержании каротиноидов и полиаминов нет; содержание хлорофилла и общего количества фенольных соединений ниже, но содержание флавоноидов и антиоксидантная активность выше в органическом экстракте. | [ 80 ] |
| 10 сортов бобовых | В органическом продукте повышено содержание фенольных кислот (а именно галловой, кофейной, сиринговой и феруловой кислот) и антиоксидантная активность. | [ 81 ] |
| 27 сортов шпината | Более низкое содержание нитратов и более высокое содержание флавоноидов и аскорбиновой кислоты в органическом продукте. | [ 82 ] |
| Латук | Более высокие значения золы, белка, общего содержания фенольных соединений и флавоноидов, а также антиоксидантной активности в органическом продукте. | [ 83 ] |
| Сладкий перец | Более высокое содержание сахара, аскорбиновой кислоты и желтых каротиноидов, а также индекс Фолина-Циокалтеу в органическом продукте. | [ 84 ] |
| сладкий болгарский перец | В органическом растворе содержится больше флавоноидов, включая мирицетин, кверцетин, кемпферол, апигенин, а также каротиноиды, такие как бета-каротин, альфа-каротин, капсорубин и криптофлавин. | [ 85 ] |
| плоды чили | Более высокое содержание аскорбиновой кислоты и капсаициноидов в органическом продукте. | [ 86 ] |
| просо лисохвост | Более высокое содержание фруктозы и глюкозы в органическом органическом продукте. | [ 87 ] |
| Рис | Значимых различий по K, Cu, Zn, Rb, Mo или Cd в органическом органическом состоянии не обнаружено. | [ 88 ] |
| Рис и пшеница | В органическом рисе и пшенице ниже содержание белка, незаменимых аминокислот и тяжелых металлов (Cr, As, Cd и Cu), но выше содержание флавоноидов. | [ 30 ] |
| Озимая пшеница | В муке из органической пшеницы наблюдается более низкое содержание белка и уровней Ca, Mn и Fe, а также токсичных элементов (например, Al, As, Cd и Pb), но более высокие уровни K, Zn, Mo и качественного белка. | [ 89 ] |
| Озимая пшеница и яровая пшеница | Различий в содержании белка в цельнозерновой и рафинированной пшеничной муке не наблюдалось, однако содержание фенольных соединений и общая антиоксидантная способность, как правило, были ниже в рафинированной муке. | [ 32 ] |
| Озимая пшеница | В целом, различий в общем количестве фенольных соединений и фенольных кислот не обнаружено; более низкий выход готовой продукции, содержание белка в муке и качество хлебопечения наблюдаются у сортов органической пшеницы. | [ 90 ] |
| Гречиха | Более высокое содержание рутина и фенольных соединений в органическом растворителе. | [ 91 ] |
| Чай | В органическом органическом растворе содержится больше полифенолов, катехинов и аминокислоты пролина. | [ 45 ] |
| Мята перечная, розмарин, мелисса и шалфей | В органических лекарственных растениях выше содержание сухого вещества, витамина С, фенольных кислот и общего количества флавоноидов, но ниже содержание каротиноидов. | [ 92 ] |
| Сладкий базилик | Более высокие концентрации практически всех основных и полезных для здоровья соединений в органическом веществе. | [ 93 ] |
| Спаржа | В органическом продукте повышено содержание общего количества фенольных соединений, флавоноидов, рутина, витамина С, хлорофиллов, каротиноидов и антиоксидантов. | [ 94 ] |
| Кофе | Более высокая концентрация биологически активных соединений и антиоксидантов в органическом продукте. | [ 95 ] |
| Клубника | Повышенная активность антиоксидантных ферментов, а также более высокое содержание антиоксидантов и флавоноидов в органическом продукте. | [ 96 ] |
| Клубника | Более высокие значения сухого и оптического остатка, а также содержания глюкозы, сахарозы, витамина С и β-каротина, но более низкое содержание нитратов в органическом растворе. | [ 97 ] |
| Клубника | Не выявлено различий в общей титруемой кислотности, липидах, антоцианах, фенольных соединениях, антиоксидантной активности и витамине С. | [ 98 ] |
| Красная малина | Более высокие показатели антиоксидантной активности и активности антиоксидантных ферментов, а также более высокое содержание антоцианов и отдельных флавоноидов в органическом продукте. | [ 99 ] |
| Малина | В органическом варианте больше органических кислот, но в обычном — более высокое содержание витамина С. | [ 100 ] |
| Ежевика | В органическом продукте наблюдаются более выраженные антиоксидантные и антигипергликемические свойства, связанные с фенольными соединениями. | [ 101 ] |
| Ягоды годжи | Более высокое содержание золы и липидов и более низкое содержание белков, общего количества сахаров и общего количества клетчатки в органическом продукте. | [ 48 ] |
| Апельсины, клубника | Содержание аскорбиновой кислоты и β-каротина выше в апельсинах и клубнике, выращенных органическим способом, но общее содержание фенолов выше в апельсинах, выращенных традиционным способом, и в клубнике, выращенной органическим способом. | [ 102 ] |
| Ягоды голубой жимолости | Более высокое общее содержание полифенолов и сухого вещества в органическом органическом веществе. | [ 103 ] |
| Черноплодная арония | Более высокое содержание биоактивных ингредиентов и антиоксидантная активность в органическом продукте. | [ 104 ] |
| Плоды зизифуса | Более высокое содержание хлорофиллов, каротиноидов, сахаров, органических кислот и общего количества летучих соединений, а также более интенсивный желтый и красный цвет, но более низкое содержание белка и флавоноидов в органическом веществе. | [ 105 ] |
| Citrus sinensis | Не выявлено различий в общем содержании фенольных соединений, ванилиновой, п-кумаровой и феруловой кислот; в органическом растворе наблюдалось более высокое содержание гесперидина, общего количества жирных кислот и сахаров, а также более низкая антиоксидантная активность и титруемая кислотность. | [ 106 ] |
| Яблоки | Не было выявлено различий в твердости мякоти плодов, содержании сахара и сухого вещества, но наблюдалась более высокая концентрация фитохимических веществ, антиоксидантная способность, содержание хлорогеновой кислоты, флавонолов, флаванолов и дигидрохалконов в органическом экстракте. | [ 107 ] |
| Фруктовые соки (груша, яблоко и черная смородина) | В органических яблочных соках содержится больше кальция, магния, фосфора, натрия, цинка, меди, бора, кадмия и никеля, но меньше серы, натрия, меди, бора и никеля. | [ 108 ] |
| Абрикосы | В органическом продукте содержится больше биологически активных соединений, таких как полифенолы и каротиноиды. | [ 109 ] |
| Киви | Более высокие показатели продуктивности плодов (твердость мякоти, содержание сухого вещества и растворимых сухих веществ), антиоксидантной активности, содержания аскорбиновой кислоты, лютеина и β-каротина, но более низкая урожайность органического продукта. | [ 110 ] |
| Фундук | Не выявлено различий в длине и толщине ореха, внутренней полости, процентном содержании ядер и качественных ядрах. | [ 111 ] |
| Спелый банан | Отсутствие различий в сроке хранения, а также более высокие органолептические качества (цвет, текстура и вкус) и питательные свойства (влажность и минералы) в органическом варианте. | [ 44 ] |
| Красный виноград | Не было обнаружено различий в весе ягод, содержании растворимых сухих веществ, антиоксидантной активности фенольных соединений и флавонолов, а также наблюдалось более высокое содержание антоцианов и гидроксикоричных кислот в винограде сорта орган. Кроме того, в вине орган было отмечено более высокое содержание фенольных соединений и антиоксидантная активность. | [ 112 ] |
| Виноградные соки Vitis labrusca , V. vinifera , V. rotundifolia | Функциональные свойства, особенно антиоксидантное действие и общее содержание фенольных соединений в органическом и ванильном виноградных соках, были схожи; однако в органическом соке содержание биологически активных соединений было выше. | [ 113 ] |
| Виноградный сок | Не выявлено различий в фенольном профиле, антиоксидантной активности, а также содержании минералов Cu, Fe и Mn между органическими и конверсионными соками и винами. | [ 114 ] |
6. Вторичные метаболиты и антиоксиданты
Вторичные метаболиты обладают большим потенциалом для улучшения здоровья человека. Овощи и фрукты являются источниками многих полезных соединений, таких как полифенолы. Было обнаружено, что фрукты, выращенные в органическом саду, имеют более высокую концентрацию полифенолов и антиоксидантную активность [ 27 , 119 ], в то время как сообщалось, что органические плоды тыквы содержат больше сухого вещества, общего количества каротиноидов, фенольных кислот, флавоноидов и полифенолов по сравнению с традиционными [ 120 ]. В большинстве исследований наблюдалось более высокое содержание вторичных метаболитов и биологически активных соединений и более низкое содержание вредных веществ, таких как синтетические удобрения и пестициды, в органически выращенных продуктах питания по сравнению с традиционно выращенными [ 28 , 46 , 51 , 53 ]. Более того, в органических системах земледелия были получены более высокие результаты по 11 из 16 наблюдений биологически активных соединений в листовых овощах и плодовых культурах, таких как салат, капуста, фенхель, томат, баклажан и яблоко, по сравнению с интегрированным сельским хозяйством [ 121 ]. Аналогичные выводы были представлены Казимерчаком и др. [ 92 ], которые показали более высокое содержание полезных биологически активных соединений в органических лекарственных и ароматических растениях, включая розмарин, мелиссу, мяту перечную и шалфей, чем в обычных.
Продукты растительного происхождения содержат природные антиоксиданты, такие как флавоноиды, полифенолы, каротиноиды и витамин С, которые связаны с пользой для здоровья [ 122 ]. Органические фрукты и овощи, как правило, содержат более высокие уровни витаминов, сухого вещества, биоактивных соединений, флавоноидов, антоцианов, антиоксидантов и полифенольных соединений, чем обычные [ 27 , 51 , 81 , 85 , 123 , 124 , 125 ]. Аналогично, органический лекарственный ароматический сидерит перфолиата содержал более высокие уровни вторичных метаболитов, включая общее количество фенолов, флавоноидов, витамина С и антиоксидантов, по сравнению с обычными [ 126 ]. Различные исследования показали, что плоды черники, выращенные на органической культуре, содержали значительно больше общего количества фенолов и общего количества антоцианов [ 27 ]. Однако Анжос и др. [ 127 ] показали, что фитохимический состав и фенольные соединения сортов малины по-разному реагируют на одни и те же почвенно-климатические условия — при этом различия в реакции наблюдаются не только между сельскохозяйственными практиками, но и между сортами, — и это нельзя обобщить. Аналогично, было обнаружено, что органические образцы свеклы содержат значительно больше общего количества полифенолов и антиоксидантов, чем их традиционные аналоги; однако эффект системы производства оказался зависимым от оцениваемого сорта [ 128 ].
Курех и др. [ 124 ] сообщили о более высоких значениях антиоксидантной активности, общего содержания фенолов, общего содержания флавоноидов и ценных фенольных соединений в выращенном органическим способом белом бессемянном винограде, в то время как Д’Эволи и др. [ 110 ] обнаружили, что урожайность была выше у обычного киви, но содержание аскорбиновой кислоты, антиоксидантной активности, лютеина, β-каротина, общего содержания фенолов и растворимых сухих веществ, а также твердость были выше у органически выращенного киви. Малина, выращенная органическим способом [ 123 ], продемонстрировала более высокую антиоксидантную активность и более высокое содержание флавоноидов, фенолов и растворимых сухих веществ по сравнению с ягодами, выращенными традиционным способом. Недавнее исследование показало, что ягоды винограда, полученные из органических садов, имеют лучшее съедобное качество, более сладкие и мягкие, обладают более желаемыми параметрами цвета, а также более высокой антиоксидантной способностью и содержанием фитохимических веществ по сравнению с ягодами, полученными из обычного сада [ 129 ]. Органически выращенные зеленые бобы [ 80 ], столовый виноград [ 130 ], яблоки [ 119 ], чай [ 45 ], кофе [ 95 ], баклажаны [ 131 ], бобовые [ 81 ], пшеница [ 132 ], рис [ 54 ], салат [ 133 ], свекла [ 128 ] и органические картофель и лук [ 62 , 69 , 70 ] обладали более высокой антиоксидантной способностью, чем их традиционные аналоги. Аналогично, в органическом винограде содержание антиоксидантных соединений было значительно выше, чем в винограде, выращенном традиционным способом [ 134 ].
Ряд исследований показал, что содержание фенольных соединений выше в органических продуктах [ 22 , 126 ]. Средницка-Тобер и др. [ 119 ] в своем исследовании трех сортов яблок органического и традиционного производства обнаружили более высокое содержание фенольных кислот и анализируемых флавонолов в яблоках, выращенных органическим способом, по сравнению с яблоками, выращенными традиционным способом. Ряд исследований показал, что содержание фенольных соединений выше в органических продуктах, таких как яблоки [ 119 ], апельсиновый сок [ 135 ], гранатовый сок [ 56 ], абрикосы [ 109 ], малина [123 ], клубника [ 102 ], ячмень [ 136 ], спаржа [ 94 ], лук [ 69 , 70 ] , помидоры [ 59 ], картофель [ 61 ], зеленый перец, морковь, салат [ 118 ], болгарский перец [ 85 ], баклажаны [ 131 ], чай [ 45 ], кофейные зерна [ 125 ], оливковое масло первого холодного отжима [ 137 ] и столовый виноград [ 130 ]. Аналогично, Рибес-Мойя и др. [ 138 ] обнаружили больше общего количества флавоноидов и лютеолина в органическом перце во время созревания. Однако Гильерме и др. [ 139 ] отметили, что отдельные фенольные и антиоксидантные соединения, которые варьируются в зависимости от сорта, системы производства, созревания и климатических условий, в некоторых случаях могут быть выше в обычных перцах. Было обнаружено, что значение стабильного изотопного δ¹⁵N выше в органической банановой мякоти, чем в обычной, и было подчеркнуто, что это будет способствовать нашему пониманию различий в составе бананов, обусловленных различиями в соотношении стабильных изотопов и элементном составе между методами производства [ 140 ].
В качестве причин высокого уровня антиоксидантов и биологически активных соединений, таких как фенольные кислоты и флавоноиды, в органических системах были предложены следующие: низкий уровень азота в растениях, выращенных на органических удобрениях [ 141 ], реакция на различные стрессовые факторы, ограниченная доступность азота [ 41 , 120 ], активация защиты растений и вторичного метаболизма в условиях стресса [ 41 ], усиление синтеза защитных химических веществ в суровых условиях [ 100 ], использование различных методов управления почвой [ 70 ], более сбалансированное управление питательными веществами [ 58 ], различные методы удобрения, а также более высокое качество почвы и микробная активность [ 8 , 11 , 12 ]. На основании данных о том, что концентрация фенольных кислот и флавоноидов в зерне пшеницы снижается при минеральном удобрении и увеличивается при органическом удобрении, было высказано предположение, что фенольные соединения можно оптимизировать, перейдя на органические удобрения и уменьшив или отрегулировав использование минерального азота [ 47 ]. Частично эти относительные различия в содержании антиоксидантов и фенольных соединений, обнаруженные между органически и традиционно выращенными растениями, можно объяснить различиями в поступлении питательных веществ, особенно азота, в две системы земледелия.
7. Безопасность пищевых продуктов
Безопасность пищевых продуктов, которая оказывает значительное влияние на продовольственные рынки и имеет социальное значение, поскольку защищает здоровье человека [ 142 ], — это гарантия того, что пища не причинит вреда потребителю при приготовлении или употреблении. Хотя влияние агропродовольственных систем на питание и безопасность пищевых продуктов как часть цепочки поставок является спорным, органические продукты привлекают все большее внимание потребителей [ 46 , 51 ]. В целом, было установлено, что с возрастом, повышением уровня образования и дохода люди начинают уделять больше внимания безопасности и качеству пищевых продуктов, а также увеличивают свое желание потреблять органические продукты из-за опасений по поводу безопасности пищевых продуктов [ 143 ]. Интенсивное сельское хозяйство приводит к снижению питательной ценности продуктов и устойчивости производства продуктов питания, а методы органического производства улучшают как безопасность, так и качество пищевых продуктов [ 4 ]. В этом отношении органический сектор стремится минимизировать загрязнение органических продуктов синтетическими пестицидами, что является основной причиной, по которой потребители покупают органические продукты. Предыдущие всесторонние обзоры и метаанализы данных о составе органических и традиционных культур показали, что уровни остатков пестицидов, содержания нитратов и загрязнения существенно ниже в органических культурах, чем в традиционных [ 4 ].
Традиционные культуры, как правило, содержат больше загрязняющих веществ, таких как тяжелые металлы, нитраты и пестициды, чем органические культуры [ 48 , 144 , 145 , 146 , 147 ]. В отличие от этого, другие исследователи сообщали об отсутствии различий между органическими и традиционно выращенными продуктами [ 148 , 149 ]. Кроме того, не было выявлено различий в риске заражения патогенами между органически и традиционно выращенными томатами, хотя различия в микробиологическом качестве были очевидны [ 150 ]. Влияние систем земледелия на загрязнение окружающей среды, питание и безопасность пищевых продуктов является спорным ( Таблица 2 ).
Таблица 2.
Краткий обзор некоторых исследований, посвященных наличию загрязняющих веществ в органических и традиционных продуктах питания.
| Загрязняющее вещество | Продукты питания | Примечания | Ссылка. |
|---|---|---|---|
| Тяжелые металлы (Pb, Cd, Zn, Ni и Cr) | Морковь | Содержание свинца, кадмия и цинка в органическом веществе было ниже, но ни в одном случае не было превышения допустимых норм. | [ 144 ] |
| Содержание нитратов и элементный состав (Na, K, Ca, S, Al, Mg, B, Fe, Zn, Mn, As, Cd, Cr, Cu, Ni и Pb) | Морковь | Различий между морковью, выращенной в обычных и органических условиях, не обнаружено, а также не выявлено потенциального вреда от загрязнения тяжелыми металлами. | [ 148 ] |
| Пестициды и нитраты | Морковь | Отсутствие остатков пестицидов и более низкое содержание нитратов в органическом продукте. | [ 18 ] |
| Кадмий (Cd) | Салат-латук и морковь | Более высокие концентрации кадмия наблюдаются как в зеленом салате, так и в моркови, но ниже установленных законодательством. | [ 151 ] |
| Элементный состав (Zn, Pb, Cu, Cr, Ni, Co и Cd) и нитраты | Помидор | Не наблюдается различий в содержании Cd, Co и Cr, а также отмечается более низкое содержание Zn, Pb, Cu, Ni и нитратов в органическом растворе. | [ 152 ] |
| Элементный состав (Cd, Co, Cr, Cu, Zn, Fe, Mn, Ni и Pb) | Овощи | Более высокие концентрации некоторых элементов обнаружены в овощах, выращенных в контролируемых условиях; однако результаты не являются окончательными. | [ 145 ] |
| Концентрации металлов (As, Cd, Pb, Cr, Ba, Co, Ni, Cu и Zn) | Картофель, салат-латук, помидор, морковь и лук | Все овощи содержали металлы, при этом в пяти исследованных овощах наблюдались более низкие концентрации As, Cd, Pb, Cr и Ba. | [ 52 ] |
| Микроэлементы и тяжелые металлы (Ca, Mg, Fe, Mn, Na, Zn, Cu, Ni и Cd) | Овощи | Снижение содержания микроэлементов в съедобной части органических культур, но увеличение содержания токсичных металлов в культурах, выращенных традиционным способом. | [ 146 ] |
| 22 пестицида | Салат-латук, яблоки, виноград и помидоры | Более высокая доля уровней пестицидов в концентрированном растворе (9,7%) по сравнению с органическим раствором (2,0%). | [ 49 ] |
| Микотоксины | Зерновые и продукты на основе зерновых культур | Различий в уровнях микотоксинов между органическим и конвенциональным образцами не обнаружено. | [ 149 ] |
| Микотоксины (дезоксиниваленол (ДОН) и зеараленон (ЗЕН)) | Пшеница | Было установлено, что содержание DON и ZEN в органической пшенице либо ниже, либо сопоставимо с содержанием в обычной пшенице. | [ 153 ] |
| Микотоксины (дезоксиниваленол и зеараленон) | Зерновые и зерновые продукты | Содержание микотоксинов в органических злаках и зерновых продуктах статистически не отличалось от их аналогов в обычных злаках. | [ 154 ] |
| Тяжелые металлы (Cd, Hg и Pb) | Ягоды годжи | Снижение уровня тяжелых металлов в органической крови. | [ 48 ] |
| Микотоксигенная популяция черных аспергиллов | Виноградники | В виноградниках, выращенных по традиционным технологиям, наблюдается повышенная микотоксигенность штаммов Aspergillus , а также повышенный риск содержания микотоксинов в вине, произведенном из винограда с таких виноградников. | [ 155 ] |
| Пестициды, металлы, сульфиты и охратоксин А | Вина | Не наблюдается различий в содержании сульфитов или охратоксина, но отмечается более низкое содержание свинца и магния, общая концентрация пестицидов и среднее количество пестицидов в органическом вине. | [ 156 ] |
| Содержание сульфитов и остатки пестицидов. | Вина | Более высокое содержание сульфитов, а также большее количество и концентрация остатков пестицидов в выдержанных винах. | [ 157 ] |
| Остатки пестицидов, медь и биогенные амины | Вина | В обеих группах вин наблюдалось меньшее количество и концентрация остатков пестицидов и меди в органическом спирте, но более низкая концентрация биогенных аминов. | [ 158 ] |
8. Выводы
В данном обзоре сравнивались органическое и традиционное производство с точки зрения качества и питательных параметров. Однако подчеркивалось, что обе системы выращивания должны учитывать и другие важные факторы, такие как органолептические свойства, микробиологическая безопасность, социальные аспекты, воздействие на окружающую среду и устойчивость. Исследования, сравнивающие пищевую ценность или качество органических и традиционных продуктов питания, становятся все более распространенными. Большая часть доступной научной литературы по органическим продуктам растительного происхождения и их составу указывает на то, что они, как правило, содержат меньшее количество нитратов, нитритов и остатков пестицидов, антибиотиков, пищевых добавок, промышленных загрязнителей и тяжелых металлов, но большее или равное количество минеральных элементов, витаминов, вторичных метаболитов, фенольных соединений, антиоксидантов, антоцианов, изофлавонов, каротиноидов, сухого вещества, общего количества сахаров и антиоксидантной активности, а также более высокое качество белка. Хотя рассмотренные статьи показали различия между органическими и традиционными продуктами питания в пользу органических, информация все еще ограничена, и необходимы дополнительные исследования для получения окончательных выводов. Хотя в ряде исследований проводилась сравнительная оценка органических и традиционных методов выращивания сельскохозяйственных культур с точки зрения качества овощей и фруктов, очевидно, что некоторые результаты этих исследований противоречивы, а иногда и неубедительны.
Хотя относительно низкое содержание азота в органических системах производства ограничивает доступность азота для растений, внесение удобрений увеличивает содержание белка, азотистых соединений и соотношение белка и углеводов в листовых, корнеплодных, клубневых и нитрофильных овощах. Органическое земледелие более прибыльно и экологично, обеспечивает экосистемные и социальные выгоды и является столь же или даже более питательным; однако оно по-прежнему будет оставаться незначительной альтернативой традиционному земледелию из-за низкой урожайности и разницы в стоимости. Необходимость улучшения количества и качества доступных продуктов питания устойчивым способом должна направлять исследования в области управления органическим земледелием и практики переработки пищевых продуктов на использование природных ресурсов, повышать потенциал смягчения последствий изменения климата за счет органического земледелия и улучшать пищевую и органолептическую ценность сельскохозяйственной продукции. С ростом численности населения, требующим увеличения производства продуктов питания, органическая система должна быть способна: увеличивать урожайность за счет управления местными ресурсами без необходимости полагаться на внешние ресурсы, выбирать сорта, подходящие для органического земледелия, разрабатывать устойчивые стратегии для снижения воздействия на окружающую среду и минимизировать угрозы биоразнообразию.
Авторы: Сонгюль Чакмакчи 1, * , Рамазан Чакмакчи 2
Кафедра пищевой инженерии, факультет сельского хозяйства, Университет Ататюрка, Эрзурум 25240, Турция, Кафедра полевых культур, факультет сельского хозяйства, Университет Онсекиз Март Чанаккале, Чанаккале 17100, Турция
Источник: Национальная медицинская библиотека США
Союз органического земледелия — независимое общественное движение. Рост производства и потребления здоровых, органических продуктов, обучение, просвещение потребителей, научные исследования, внедрение экоагротехнологий в АПК.
Мы за здоровье почв, экосистем и людей! Вы с нами?
Вступить в Союз органического земледелия
Подписывайтесь на нас в социальных сетях:
Телеграм:
https://t.me/organicsozbio
Вконтакте:
https://vk.com/unio
