Ваниль и её родственники – выжившие представители древней линии цветковых растений. Многие из них обитают в отдаленных районах, а некоторым угрожает исчезновение. Мы, конечно, много знаем о Vanilla planifolia – о методах выращивания, болезнях, поражающих окультуренные лианы, и способах обработки стручков – но фундаментальная естественная история всего рода Vanilla и его ближайших родственников все еще плохо известна. Систематическое изучение этих растений было и остается предметом споров. По этим причинам обнадеживает тот факт, что в последние годы возрос уровень знаний об их классификации и эволюции, что произошло в первую очередь благодаря широкому использованию данных на основе ДНК в систематических исследованиях (например, см. Cameron, 2003, 2004, 2006 г.).

Ванилоидные орхидеи оказалось трудно классифицировать в рамках какой-либо конкретной подтрибы, трибы или подсемейства семейства орхидные до конца двадцатого века. С одной стороны, у них есть полностью пригнутый, единственный пыльник, как у различных передовых линий орхидей. С другой стороны, они демонстрируют множество признаков, которые среди орхидей рассматриваются как примитивные. Ботаники теперь считают, что единственный пыльник на апексе колонки цветка ванили поднялся в результате эволюционного процесса, отличного от эволюционного процесса почти всех других орхидей (т.е. по этой и другим причинам, упомянутым ниже, ваниль и родственные ей орхидеи теперь классифицируются в рамках своего собственного уникального подсемейства Vanilloideae, как показано на рисунке 1.1.

РИСУНОК 1.1. Кладограмма, изображающая филогенетические взаимоотношения между подсемействами Orchidaceae и между родами Vanilloideae, на основе комбинации данных о последовательностях ядерной, митохондриальной и пластидной ДНК. Подсемейство делится на две трибы: Pogonieae и Vanilleae. Обратите внимание, что Vanilla имеет общего предка с кладой из четырех родов, включая Galeola и Pseudovanilla.

Среди биологов сохранилась необоснованная гипотеза о том, что семейство орхидей появилось сравнительно недавно по сравнению с другими цветковыми растениями. В поддержку этого мнения ботаники ссылаются на относительно низкий уровень генетического разнообразия среди родов и видов орхидей, многие из которых можно легко гибридизировать друг с другом. Они приводят в свидетельство то, что геологически молодые Анды в Южной Америке и высокогорья Новой Гвинеи являются центрами наибольшего разнообразия орхидей. Тесная связь между орхидеями и социальными пчелами, которые, как считается, эволюционировали намного позже, чем другие насекомые, также является доказательством, а тот факт, что большинство родов орхидей встречается либо в палеотропиках, либо в неотропиках, но редко в пантропиках, указывает некоторым, что Orchidaceae эволюционировала совсем недавно и определенно спустя долгое время после разделения сегодняшних континентов.

Молекулярно-филогенетические исследования Vanilloideae ставят под сомнение представление о том, что все семейство орхидей появилось недавно, и новые взгляды на систематику орхидных принижают или даже противоречат некоторым фактам, упомянутым выше. Например, Vanilla – один из немногих родов орхидей с трансокеанским распространением, которое не может быть полностью связано с распространением на большие расстояния. Существующие виды обитают в Северной и Южной Америке, Африке и Азии (см. рис. 1.2). Тот факт, что ванилоидные орхидеи выживают в районе Гайанского щита в Южной Америке, в тропической Австралии и Африке, на Мадагаскаре и на острове Новая Каледония (невулканический остров в Тихом океане со своеобразной древней флорой, отделившийся от Гондваны около 65 миллионов лет назад), может также свидетельствовать об их значительном возрасте и возможном статусе древних реликтов (Cameron, 1999, 2000).

РИСУНОК 1.2. Палеотропическое распространение Vanilla и оценки видового разнообразия в каждом географическом регионе.

Как уже упоминалось, ванилоидные орхидеи, Vanilloideae, были признаны подсемейством Orchidaceae только в последнее десятилетие, поскольку для переоценки взаимосвязей между всеми орхидеями использовались данные ДНК. Кэмерон представил подробный обзор этой ДНК-управляемой революции в систематике орхидей с 1997 по 2007 год (Cameron, 2007). Существующие системы классификации орхидей делят орхидные на пять подсемейств (например, Chase et al., 2003). Самое крупное из них, насчитывающее около 650 родов и 18 000 видов – это Epidendroidae, в котором преобладают тропические эпифиты и орхидеи, наиболее высоко ценимые как декоративные растения. Orchidoideae, второе по величине подсемейство, состоит почти исключительно из наземных видов, относящихся примерно к 200 родам. Оба подсемейства характеризуются однотычинковыми цветками (то есть имеют только один пыльник). Все виды подсемейства Vanilloideae также обладают цветками с одним пыльником, но считается, что это состояние развилось независимо от Orchidoideae и Epidendroidae и является результатом уникального способа развития цветков (Freudenstein et al., 2002). Другими словами, уменьшение количества тычинок/пыльников с нескольких (вероятно, с шести до трех и, в конечном итоге, до одного) произошло внутри Orchidaceae как минимум два раза. Считается, что в процессе эволюции цветки орхидей претерпели значительные структурные изменения, в результате которых появились цветы с выраженной двусторонней симметрией, потерей тычинок и слиянием оставшихся тычинок с пестиком, с образованием центральной колонки. Ключ к объяснению начала этого гипотетического эволюционного континуума можно найти сегодня, исследуя живых представителей четвертого подсемейства орхидей, Apostasioideae, которое включает два рода: Neuwiedia и Apostasia. Виды Neuwiedia обладают цветками с тремя пыльниками. Они лишь частично срослись с основанием пестика, а околоцветник цветка лишь слегка двусторонний по симметрии. Апостазиоидные орхидеи во многих отношениях могут рассматриваться как наиболее «примитивные» из всех орхидей, поскольку они показывают наименьшее количество модификаций по сравнению с основным планом гипотетического предка однодольного растения до орхидеи. Диандрозные цветы (то есть с двумя пыльниками) определяют пятое подсемейство орхидей Cypripedioideae. Эту группу, насчитывающую около 120 видов, обычно называют «орхидеями башмачками». По относительным размерам Cypripedioideae более разнообразно, чем Apostasioideae (15 видов), но менее разнообразно, чем Vanilloideae (200 видов), которые будут рассмотрены ниже.

До того, как они были классифицированы как собственное подсемейство Orchidaceae, большинство ванилоидных орхидей считались примитивными членами моноандрозного подсемейства Epidendroidae, но это было несколько неубедительно. Фактически, в домолекулярной системе классификации орхидей Дресслера (1993) многие из ванилоидных орхидей были перечислены под категорией insertae sedis (что означает «неопределенный статус»). Одно время даже высказывалось предположение, что их лучше всего рассматривать как отдельное самобытное семейство Vanillaceae, тесно связанное с Orchidaceae, но отдельное от него (Lindley, 1835). Отчего неопределенность? Смесь ванилоидных орхидей, которые характеризуются как примитивными, так и продвинутыми признаками у цветков, может считаться источником величайшей путаницы. Их точное положение среди орхидей в конечном итоге было выяснено путем сравнения информации о последовательностях ДНК, и одним из самых неожиданных результатов первых молекулярно-филогенетических исследований орхидей было перемещение ванили и её родственников из положения среди других орхидей с единственным пыльником, к месту у основания генеалогического древа орхидей (Cameron et al., 1999). Признание Vanilloideae как монофилетического подсемейства помогло решить одну из наиболее сложных загадок систематики орхидей.

Внутри Vanilloideae насчитывается не менее 15 родов, но Vanilla – самый разнообразный из них. Формальная монография этого рода еще не опубликована, но существует таксономическая трактовка Vanilla, в которой учитывались все виды, известные в то время (Portères, 1954). К сожалению, этот трактат был написан более 50 лет назад.

Совсем недавно, посмертно, был опубликован таксономический синопсис Vanilla, основанный на работе покойного мексиканского ботаника Мигеля А. Сото Аренаса (Soto Arenas and Cribb, 2010). В рамках этой важной предварительной работы представлены ключи к видам, информация о географическом распространении и списки избранных экземпляров. Это стало значительным шагом на пути к обновлению систематической трактовки этого рода. Более подробно 15 видов мексиканских и центрально-американских видов были рассмотрены в другой посмертно опубликованной работе Сото Аренаса (Soto Arenas and Dressler, 2010). В этой статье можно найти подробные описания, иллюстрации и информацию о молекулярных характеристиках мезоамериканских видов.

Текущий всемирный контрольный список всех видов орхидей сегодня включает 110 видов Vanilla (Govaerts et al., 2008). Большинство из них (61 вид) – неотропические уроженцы Южной Америки, Центральной Америки, Карибских островов и южной Флориды. В Африке зарегистрировано 23 местных вида, по крайней мере пять из которых обитают на Мадагаскаре. Остальные виды ванили встречаются на Индийском субконтиненте и по всей тропической Юго-Восточной Азии. Ни один вид ванили не является родным для Австралии. Точно так же, Полинезия и другие океанические острова Тихого океана не имеют местных видов ванили. Некоторых это сбивает с толку, поскольку «таитянская ваниль» культивируется по всему Тихому океану, а её научное название, Vanilla tahitensis, подразумевает, что она является коренным обитателем острова Таити во Французской Полинезии. Однако, то, что было описано более 75 лет назад как новый «вид» ванили (Moore, 1933), оказалось не более чем первичным гибридом между неотропическими V. planifolia (материнское растение) и V. odorata (отцовское растение) (Lubinsky et al., 2008).

Что касается классификации видов в пределах рода Vanilla, они были формально разделены на две возможные секции Рольфом (Rolfe, 1896). Первая ванильная секция Aphyllae, была построена для размещения всех безлистных видов этого рода (например, V. aphylla, V. barbellata, V. roscheri и других). Виды из этого раздела растут на материковой части Африки, Мадагаскаре, Юго-Восточной Азии, а также на островах в Карибском бассейне. Хотя некоторые из этих видов дают мясистые плоды, нет никаких доказательств того, что какой-либо из них ароматный. Совместная классификация этих видов Рольфом подразумевает, что они имеют недавнего общего предка, но молекулярные исследования показали, что это не так (Cameron, 2005). Вместо этого, по-видимому, существует как минимум три независимых случая потери листьев у ванили – один раз в Африке, один раз в Карибском бассейне и, по крайней мере, один раз в Азии. Таким образом, эта секция не является монофилетической, а представляет собой искусственное объединение видов с общей вегетативной морфологией, полученной в результате конвергентной эволюции. Согласно современным правилам естественной классификации, её не следует признавать формально.

Для остальных видов, не отнесенных к ванильной секции Aphyllae, Рольф создал секцию Foliosae. Как видно из названия, все они с листьями. Это большая группа видов, и поэтому Портер разделил эту секцию на подсекции (Portères, 1954). Секция Foliosae подсекция Membranaceae – небольшой кластер видов, характеризующихся тонкими стеблями, тонкими листьями, короткими воздушными корнями и цветками, у которых лабеллум не сливается с колонкой. Лабеллум также лишен сложных щетинок, волосков и чешуек, характерных для других видов Vanilla, а плоды имеют тенденцию сохнуть на лианах и расслаиваться вдоль. Примером этой секции служит Vanilla mexicana, и молекулярные систематические исследования показали, что эта группа является наиболее примитивной из всех видов Vanilla. Эти растения очень трудно культивировать, вероятно потому что они тесно связаны с микоризными грибами, и нет никаких доказательств того, что плоды производят ароматный ванилин.

Другие оставшиеся виды рода, включая V. planifolia и V. pompona, были отнесены либо к Vanilla секция Foliosae, подсекция Lamellosae, либо к подсекции Papillosae. Первая группа названа так потому, что виды в этой секции характеризуются цветками со сплюснутыми чешуевидными отростками (ламеллами), волосками, щетинками и сложным орнаментом на их лабеллумах, которые всегда сливаются с колонкой по краям, образуя цветочную трубку. Последняя подсекция был предложена для тех видов, для которых характерны мясистые листья и цветы, обычно с толстыми трихомами, расположенными в центре лабеллума, но без пластинчатых чешуек. Виды в этой листовой секции имеют пантропическое распространение, но недавние молекулярные систематические исследования показали, что эта группа также является искусственной. Вместо этого виды Vanilla группируются в основном по географическому происхождению, как показано на рисунке 1.3. В частности, все виды Старого Света (из африканских и азиатских палеотропиков) имеют общего предка вместе с безлистными видами Нового Света. Вероятно, когда-то в прошлом они расселились из Африки по Карибскому бассейну. Все остальные неотропические виды, включая V. planifolia, имеют разных общих предков. Именно в этой группе находятся ароматные плоды, вырабатывающие значительное количество ванилина. Таким образом, группа была неофициально названа «неотропическими ароматными лиственными видами». Обратите внимание, что молекулярные исследования помещают V. tahitensis в эту группу неотропических родственников, тем самым подтверждая гибридное происхождение таитянской ванили Старого Света, многие особи которой являются тетраплоидами, от родителей из Нового Света.

РИСУНОК 1.3. Филогенетические отношения между избранными видами ванили. Кладограмма основана на данных о молекулярных последовательностях различных генов, включая ITS ядерных рибосом, пластид rbcL, matK, rpoC1 и других. Гибридное происхождение V. tahitensis от скрещивания V. odorata и V. planifolia выделено пунктирными линиями. Неформальные клады и субклады помечены на ветви, представляющей общего предка каждой основной группы видов.

Изучив отношения более высокого порядка между подсемействами Orchidaceae и отношения более низкого порядка между видами в пределах Vanilla, давайте теперь рассмотрим отношения между родами Vanilloideae. Примеры этих родов показаны на рисунке 1.4. Подсемейство делится на две трибы, первая из которых – Vanilleae. Помимо самой ванили, эта триба насчитывает восемь других тропических родов. Два из них, Eriaxis и Clematepistephium, являются эндемиками изолированного тихоокеанского острова Новая Каледония. Оба рода монотипны, то есть каждый содержит только один вид. Необычным аспектом одного из этих двух видов является то, что Clematepistphium smilacifolium растет в густой тени тропических лесов Новой Каледонии как лиана. Однако, в отличие от видов ванили, лианы Clematepistphium не производят воздушных корней. Вместо этого они взбираются, обвивая стволы небольших деревьев. На их крупных кожистых листьях видны сетчатые (решетчатые) узоры жилкования, а не исключительно параллельные, как мы видим у большинства орхидей и других однодольных растений (Cameron and Dickison, 1998).

Два эндемика Новой Каледонии, описанные выше, когда-то классифицировались как виды рода Epistephium, но теперь этот род из 20 видов считается распространенным исключительно в Южной Америке. Большинство его видов представляют собой прямостоячие травы, произрастающие в открытых саваннах, и чаще всего встречаются в бедных питательными веществами районах Бразилии и Венесуэлы. Некоторые были описаны как свободно взбирающиеся по окружающей растительности, но ни один из них не является настоящим лазящим растением. Листья Epistephium имеют сетчатое жилкование, как и у их новокаледонских родственников, а потрясающие цветы в основном темно-розовые или фиолетовые. Однако, как и большинство ванилоидных орхидей, их практически невозможно выращивать. Плоды этих орхидей представляют собой коробочки, которые растрескиваются, чтобы высвободить семена с круглыми крылышками, характерными у Orchidaceae только среди Vanilloideae (Cameron and Chase, 1998).

РИСУНОК 1.4. Репрезентативные роды подсемейства Vanilloideae, «ванилоидные орхидеи». (a) Pogonia ophioglossoides из США; (b) Pseudovanilla foliata из Квинсленда, Австралия; (c) Epistephium elatum из Эквадора; (d) Erythrorchis cassythoides из Нового Южного Уэльса, Австралия; e) лиана и лист Clematepistephium smilacifolium с сетчатым жилкованием из Новой Каледонии; и (f) Eriaxis rigida из Новой Каледонии.

Вторая триба в подсемействе Vanilloideae – Pogonieae, включает тропических представителей, а также полдюжины видов умеренного климата. Триба делится на четыре или, возможно, пять родов. Pogonia – один из родов умеренного климата и необычен тем, что его виды не пересекаются между восточной частью Северной Америки (один вид, P. ophioglossoides) и восточной Азией (3-5 видов). Эти растения чаще всего встречаются в кислых болотах, по краям озер и во влажных саваннах. Род Isotria также родом из Северной Америки, в частности, восточной части Соединенных Штатов. В этом роду два вида, оба из которых характерны среди орхидей тем, что листья у них расположены по пять или шесть в мутовке. Эти растения представляют собой весенние эфемеры, обитающие в лиственных лесах, быстро отрастающие и размножающиеся до того, когда кроны деревьев полностью сомкнутся в летние месяцы. Еще один род, Cleistes, имеет представителей в Северной Америке с умеренным климатом. Большинство видов этого рода (более 30 видов) произрастают в тропиках Южной Америки, где они чаще всего встречаются в открытых саваннах, испытывающих сезонные периоды засухи. Они снабжены подземными клубнями, которые предположительно позволяют им выжить, ежегодно переходя в состояние покоя. Однако, один из видов этого рода, Cleistes divaricata, растет на юго-востоке США. Подробные систематические исследования Pogonieae и ванилоидных орхидей показывают, что этот вид лучше рассматривать как отдельный род (Cameron and Chase, 1999). Последний род Pogonieae – это Duckeella, включающий один или, возможно, два вида коренных обитателей Венесуэлы и северной Бразилии. Род отращивает длинные линейные листья и ярко-желтые цветы, которые возвышаются над влажными лугами и местами обитания в саванне. Иногда его можно найти в зарослях плавающей растительности.

Ванилоидные орхидеи – чрезвычайно разнообразная группа цветковых растений. Несмотря на то, что наибольшее количество исследований было сосредоточено на V. planifolia, важно осознать и оценить, что это только один вид из рода, который адаптировался к различным средам обитания, живет в больших или меньших партнерских отношениях с грибами, проявляет разнообразные привычки роста, полагается на разных опылителей и развивает цветы различной формы (см. рис. 1.5). Другими словами, V. planifolia может быть единственным видом орхидей, имеющим значительную сельскохозяйственную ценность (из более чем 25 000 встречающихся в природе видов), но он не является полностью уникальным в семействе. Скорее, это всего лишь один из примерно 110 видов рода Vanilla, похожих друг на друга и при этом друг от друга отличающихся. Кроме того, Vanilla – это только один из 15 родов, которые классифицируются в подсемействе орхидей Vanilloideae («ванилоидные орхидеи»), и некоторые из них также примечательны, как и ваниль, с точки зрения моделей роста, структуры цветка и механизмов распространения семян. К сожалению, эти орхидеи обычно не замечаются биологами и специалистами в области производства ванили, которые знают только о V. planifolia. Многие из родов и видов, обсуждаемых в этой главе, редки и находятся под большой угрозой исчезновения, прежде всего из-за разрушения среды обитания. Дальнейшее понимание и изучение их разнообразия дает надежду на их выживание и эволюцию еще на 70 миллионов лет.

РИСУНОК 1.5. Представители видов Vanilla. (a) Vanilla phaeantha; (b) Vanilla kinabaluensis; (c) Vanilla aphylla; (d) Vanilla mexicana; (e) Vanilla mexicana в плодах с видимыми семенами; (f) Vanilla odorata.

Для большинства видов Vanilla вегетативный рост, происходящий естественным образом из стеблевых черенков, является преобладающим репродуктивным способом и представляется эффективной стратегией, принятой растением для развития колоний (Portères, 1954) (рис. 2.2). Как сообщается – для видов V. bahiana Hoehne (Pignal, 1994) и V. chamissonis Klotzsch (Macedo Reis, 2000) в Бразилии, V. barbellata Reichenbach f., V. claviculata (W. Wright) Swartz и V. dilloniana Correll (Nielsen and Siegismund, 1999) в Пуэрто-Рико или V. madagascariensis Rolfe на Мадагаскаре (P. Besse, перс. комментарий) часто наблюдаются стебли, стелющиеся по земле, дающие новые корни и образующие новые растения, когда стебель обрезан. Что касается V. planifolia, в естественных условиях Мексики одна и та же особь может занимать до 0,2 га (Soto Arenas, 1999).

РИСУНОК 2.2. Типичная вегетативная поросль, наблюдаемая у видов Vanilla. Слева: V. madagascariensis на Мадагаскаре. Справа: V. pompona в Гваделупе. (С любезного разрешения П. Бессе.)

У видов Vanilla мембрана ростеллума разделяет женскую и мужскую части цветка, поэтому опыление зависит от вмешательства внешних опылителей. Заметным исключением является вид V. palmarum (Salzm. Ex Lindl.) Lindl., который самопроизвольно самоопыляется (Bory et al., 2008c; Soto Arenas, 2006). Следовательно, половое размножение редко наблюдается в естественных условиях из-за потребности в опылителях. Для V. planifolia сообщается о частоте от 1% до 1‰ (Bory et al., 2008c; Soto Arenas, 1999), при этом возможными естественными опылителями в Америке являются орхидные пчелы из рода Euglossa и, возможно, из рода Eulaema (Lubinsky et al., 2006; Soto Arenas, 2006). Показатели полового размножения, сообщаемые для вида V. chamissonis (6% аутогамии и 15% аллогамии) , также относительно низки (Macedo Reis, 2000).

Однако, даже редкие случаи полового размножения могут привести к существенному генетическому разнообразию, поскольку одно событие полового размножения способно создать множество генотипов, которые могут быстро размножиться вегетативным путем. Гетерозиготность, наблюдаемая у V. planifolia, составляла 0–0,078 при использовании изоферментов (Soto Arenas, 1999), 0,154 при использовании маркеров SSR (Bory et al., 2008b) и 0,293 при использовании AFLP (Bory et al., 2008d). Учитывая эти уровни гетерозиготности, даже самоопыление может обеспечить генетическое разнообразие, как было продемонстрировано в экспериментах по самоопылению вручную (Bory et al., 2008d), что привело к увеличению оценок разнообразия (D_max от 0,106 до 0,140) за счет новых комбинаций аллелей (рисунок 2.3). Это хорошо видно на примере V. planifolia в районах интродукции, где отсутствуют естественные опылители. В этих районах, например на острове Реюньон, традиционные методы выращивания включают размножение лиан черенками и ручное самоопыление для получения стручков. Это привело к появлению новых сортов ванили, наблюдаемых на острове Реюньон, таких как тип «Aiguille», которые, скорее всего, возникли в результате случайного прорастания семян из забытого стручка и последующего вегетативного размножения особи (Bory et al., 2008d) (Рисунок 2.3). Такой новый тип может быстро распространиться на плантациях, учитывая вегетативное размножение, используемое для размножения лиан. Подобное должно происходить и в дикой природе. Комбинация полового и вегетативного размножения, в которой одно создает разнообразие, а другое способствует расселению, уже была предложена для видов V. pompona Schiede и V. bahiana в тропической Америке на основе моделей AFLP (Bory et al., 2008d). Таким образом, половое размножение является ключевым эволюционным процессом для большинства видов этого рода, несмотря на его низкие темпы и преимущественно вегетативного размножение. Некоторые виды Vanilla, по-видимому, для размножения полагаются исключительно на половое размножение. Так обстоит дело с V. palmarum, которая полностью эпифитна на пальме с коротким жизненным циклом (Pignal, 1994), а также с V. mexicana Mill. (син. V. inodora Shiede), у которых даже искусственное вегетативное размножение не удается (P. Feldmann, личн. ком.) (рис. 2.4).

РИСУНОК 2.3. Факторный анализ маркеров AFLP различных видов американской ванили, иллюстрирующий повышенное разнообразие самоопыленных потомков V. planifolia.

РИСУНОК 2.4. Виды, размножающиеся исключительно половым путем. Слева: V. palmarum из коллекции CIRAD. Плоды были получены спонтанно в карантинной оранжерее, защищенной от насекомых. (Любезно предоставлено М. Гризони). Справа: V. mexicana в Гваделупе. (С любезного разрешения П. Бессе и П. Фельдманна).

Основными факторами, препятствующими межвидовой гибридизации в семействе Orchidaceae, являются механизмы предваряющие опыление, такие как специфичность опылителей, фенология цветения или механические барьеры в цветках (Dressler, 1981; Gill, 1989; Grant, 1994; Paulus and Gack, 1990; Van Der Pijl and Dodson, 1966). Напротив, генетическая несовместимость между близкородственными видами наблюдается редко (Dressler, 1993; Johansen, 1990; Sanford, 1964, 1967). То же самое и с Vanilla. Действительно, большинство межвидовых искусственных скрещиваний, предпринятых на сегодняшний день у Vanilla, оказались успешными, показывая отсутствие генетической несовместимости между вовлеченными видами. Межвидовые гибриды были успешно получены между близкородственными американскими видами (V. planifolia × V. tahitensis J.W. Moore – образец Hy0003 на рисунках 2.1 и 2.3, V. planifolia × V. pompona) в селекционных программах на Мадагаскаре (Bory et al., 2008c) и даже между отдаленно родственными видами, такими как индийская V. aphylla Blume и американская V. planifolia, в программах разведения в Индии (Minoo et al., 2006).

Появляется все больше свидетельств естественной межвидовой гибридизации у Vanilla. Исследование трех местных видов ванили, V. claviculata, V. barbellata и V. dilloniana в западной части острова Пуэрто-Рико, показало возможность межвидовой гибридизации между V. claviculata и V. barbellata в симпатрических областях (Nielsen, 2000; Nielsen and Siegismund, 1999). Это было продемонстрировано с помощью изоферментных маркеров, а морфологические наблюдения за цветками подтвердили гибридный статус симпатрических популяций. С другой стороны, V. dilloniana, демонстрируя другую фенологию, не гибридизировалась с двумя другими видами. Недавняя работа с использованием маркеров AFLP и SSR также позволила предположить возможность образования межвидовых гибридов в тропической Америке с участием таких видов, как V. bahiana, V. planifolia или V. pompona (Bory, 2007; Bory et al., 2008d) (рис. 2.5.). Вид V. tahitensis также недавно был показан, с использованием ядерных последовательностей ITS и cp ДНК, как результат преднамеренной или непреднамеренной гибридизации между видами V. planifolia и V. odorata C. Presl, которая могла произойти в поздний постклассический период (1350–1500 гг.) в Мезоамерике (Lubinsky et al., 2008b).

РИСУНОК 2.5. Цветки, плоды и листья образца CR0068 (a) из Коста-Рики, предположительно идентифицированные как гибридный вид, полученный от материнского вида-донора V. planifolia (b) на основе данных маркеров ДНК AFLP, SSR и cp. (С любезного разрешения М. Гризони).

Мы недавно продемонстрировали наличие событий полиплоидизации на острове Реюньон (произошедших менее чем за 200 лет с момента интродукции V. planifolia в 1822 году) (Bory et al., 2008a). Соответствующие данные (маркеры AFLP, размер генома, количество хромосом и длина устьиц) показали формирование самостерильных аутотриплоидов (“Stérile”), а также аутотетраплоидов (“Grosse Vanille”) с размерами генома 2C = 7,5 и 10 пг соответственно, в отличие от 5 пг для традиционных сортов “Classique” (Bory et al., 2008a) (Таблица 2.1). Было высказано предположение, что наиболее вероятным образованием этих типов является ручное самоопыление, сопровождающееся образованием нередуцированных 2n гамет (Bretagnolle and Thompson, 1995), прорастанием семян из забытого стручка с последующим вегетативным размножением особей (Bory et al., 2008a) (рисунок 2.6). Полиплоидия была также зарегистрирована для культивируемого вида V. tahitensis в Полинезии с существованием диплоидных и тетраплоидных (т. е. “Хаапапе”) типов (Duval et al., 2006; см. главу 13), и этот вид мог быть результатом как полиплоидии, так и половой регенерации после его происхождения V. planifolia × V. odorata (Lubinsky et al., 2008b).

РИСУНОК 2.6. Схематическое представление возможного образования аутотриплоидных и аутотетраплоидных типов V. planifolia на острове Реюньон.

Таким образом, появляется все больше свидетельств, демонстрирующих сложность процессов, вовлеченных в эволюцию и многообразие у Vanilla. Что касается многих видов, у которых преобладает вегетативное размножение, мы наблюдали фенотипическое разнообразие на внутривидовом уровне у V. planifolia, что не соответствовало наблюдаемому низкому генетическому разнообразию этой клональной культуры. Мы продемонстрировали, что это несоответствие частично связано с возникновением редких случаев полового размножения, а также с возникновением полиплоидизации у этого вида. Учитывая, что эти изменения произошли на острове Реюньон менее чем за 200 лет, нет сомнений в том, что такие внутривидовые вариации существуют у других видов этого рода, встречающихся в дикой природе, и могут быть причиной трудностей с правильной идентификацией видов исключительно на основе морфологических наблюдений. Это усугубляется возникновением межвидовых гибридизаций, что делает четкое таксономическое распознавание еще более затруднительным.

Следовательно, по мнению Энноса, Vanilla можно рассматривать как ТКГ, «таксономически комплексную группу» (Ennos et al., 2005). Действительно, она демонстрирует (1) режим однородительского размножения (вегетативное размножение), (2) межвидовую гибридизацию в симпатрических областях и (3) полиплоидию. Такие механизмы оказывают глубокое влияние на организацию биологического разнообразия и были описаны как ответственные за трудность определения дискретных, стабильных и когерентных таксонов в таких ТКГ (Ennos et al., 2005). ТКГ широко распространены у растений, и однородительское размножение может давать сложную смесь половых ауткроссингов и однородительских линий, находящихся на разных уровнях плоидности, а весь комплекс может быть вовлечен в ретикулярную эволюцию, создавая новые однородительские линии путем гибридизации (Ennos et al., 2005). Это имеет огромное значение для проведения природоохранных программ. Поскольку в таких ТКГ часто невозможно классифицировать биоразнообразие на отдельные и однозначные виды, традиционные программы сохранения видов не подходят. В соответствии с рекомендациями, сохранение in situ должно быть сосредоточено на эволюционных процессах, которые порождают таксономическое разнообразие, а не на плохо определенных таксонах, возникших в результате этой эволюции (Ennos et al., 2005). Внимание концентрируется на видах, которые могут быть широко распространены (и, следовательно, не связаны с классическими усилиями по охране), но ответственны за создание таксономического разнообразия (посредством гибридизации, интрогрессии или полиплоидизации).

Следовательно, механизмы, описанные в этой главе, обеспечивают не только лучшее понимание эволюции рода Vanilla, но также имеют большое значение для будущего управления генетическими ресурсами и их сохранности (Crandall et al., 2000; Moritz, 2002).

Данные механизмы также представляют большой интерес с точки зрения будущего улучшения V. planifolia. Межвидовая гибридизация V. planifolia с другими ароматическими видами уже оказалась успешной. На Мадагаскаре производство гибридного сорта “Manitra ampotony”, V. planifolia × V. tahitensis, привело к увеличению содержания ванилина (6,7% ванилина против 2,5% у V. planifolia), а “Tsy taitry”, (V. planifolia × V. pompona) × V. planifolia, проявляет повышенную устойчивость к различным заболеваниям (Dequaire, 1976; FOFIFA, 1990; Nany, 1996). В Индии были получены гибриды V. planifolia × V. aphylla для повышения устойчивости к фузариозу (Minoo et al., 2006). На внутривидовом уровне можно использовать самоопыление для увеличения разнообразия этой генетически однородной культуры (Bory et al., 2008d; Minoo et al., 2006). Кроме того, агрономическая характеристика (сила, устойчивость, выработка ванилина) аутотетраплоидных типов в настоящее время проводится на острове Реюньон в качестве первого шага для проверки потенциальных возможностей стратегии полиплоидного разведения у V. planifolia.

Разгадка эволюции и получение агрономически интересных характеристик не менее важны. Такие характеристики включают аромат плодов, которому, несмотря на значительный селекционный интерес, уделялось ограниченное внимание, особенно в отношении его эволюции. Виды с ароматными стручками ограничены исключительно Америкой (Soto Arenas, 2003), и этот признак мог развиться как способствующий распространению плодов летучими мышами (Soto Arenas, 1999) или липких семян пчелами, что показано у V. grandiflora (Lubinsky et al., 2006). Вопрос недавно был рассмотрен путем изучения вариаций длины интронов в семействе генов COMT (Besse et al., 2009), кодирующих ключевые ферменты фенилпропаноидного пути, предположительно участвующих в биосинтезе ванилина. Для понимания эволюции, механизмов и генетического детерминизма спонтанного самоопыления у представителей рода (V. palmarum) – очень желательного признака, который значительно снизил бы затраты на производство стручков – также необходима дальнейшая работа. Наконец, выяснение того, как безлистные виды этого рода эволюционировали и дифференцировались, может представлять большой интерес для нашего понимания адаптации к засушливым условиям, учитывая предсказанное будущее больших климатических изменений.

Сохранение генетических ресурсов растений представляет собой основную стратегическую проблему для всей деятельности, связанной с сельским хозяйством и агропродовольственной промышленностью, особенно в нынешних условиях изменения климата. В глобальном масштабе с 1950-х годов рост населения и развитие интенсивного сельского хозяйства способствовали сокращению разнообразия видов растений. Сегодня защита этих ресурсов имеет жизненно важное значение для достижения устойчивой продовольственной безопасности населения.

С 1970-х годов был разработан ряд инициатив по сохранению разнообразия культивируемых видов. В 1971 году создание Консультативной группы по международным сельскохозяйственным исследованиям (CGIAR) дало первоначальный ответ на проблему утраты генетического разнообразия основных сельскохозяйственных видов. В настоящее время 11 из 15 центров CGIAR отвечают за поддержку международных генных банков для хранения и распространения генетических ресурсов растений, которые составляют основу мировой продовольственной безопасности (http://www.cgiar.org/index.html). Совсем недавно были предприняты инициативы, направленные на охрану коллекций генетических ресурсов. К ним относятся создание Центров биологических ресурсов Организации экономического сотрудничества и развития или Глобального фонда разнообразия сельскохозяйственных культур (http://www.croptrust.org/main/), который стоит за такими операционными проектами, как Глобальное хранилище семян Свальбарда, в котором в настоящее время хранится почти 660 различных родов и 3300 видов со всех континентов (http://www.croptrust.org/main/arctic.php?itemid=211).

Хотя основные сельскохозяйственные виды охвачены признанными системами сохранения, было предпринято несколько крупномасштабных инициатив по сохранению малоиспользуемых и неподдерживаемых видов. Однако, для решения задач будущего, изучение и защита сельскохозяйственного биоразнообразия должны не основываться исключительно на ограниченном числе видов, а рассматриваться с широкой, открытой точки зрения, представляя каждый вид как взаимозависимого друг от друга представителя своего собственного специфического эволюционного процесса.

Сегодня программа сохранения не может быть реализована без предварительного определения целей использования ресурсов и получения знаний о внутри- или межвидовом генетическом разнообразии. После определения целей, следует задать вопросы о репрезентативности генетического разнообразия (что следует сохранять и в каких количествах?), а также о стоимости создания и поддержания этих коллекций.

Коллекции in situ состоят из охраняемых видов в их естественных или измененных человеком экосистемах, другими словами, в месте, в котором они развили свои отличительные характеристики. Эти коллекции в основном касаются дикорастущих видов и часто представлены национальными или региональными парками, которые защищают экосистемы в целом. Хотя этот тип охраны представляет собой идеальную модель, поскольку поддерживает давление отбора окружающей среды, его эффективность, с точки зрения сохранности, часто зависит от степени участия местного населения в управлении регионом и его ресурсами. Более того, он не обеспечивает защиты от климатических или биологических рисков (патогены, вредители растений или инвазивные виды).

Коллекции ex situ состоят из генетических ресурсов, сохраняемых за пределами их естественной среды обитания. Степень защиты ресурсов и их независимости по отношению к окружающей среде сильно различается в зависимости от типа хранения. Живые растения могут храниться в виде полевых коллекций, дендрариев, в теплицах или в культуре тканей. Фрагменты растений (меристемы, зародыши, ткани), позволяющие регенерацию целого растения, можно хранить при очень низкой температуре в жидком азоте. Семена обычно хранятся в холодильнике при контролируемой влажности. Хранение пыльцы при низкой температуре означает сохранение запаса гаплоидного материала. Сохраняя больше разнообразия при меньших затратах, банки ДНК пригодны для внутри- и межвидовых генетических исследований. Внутри коллекций ex situ различают охраняемые и действующие или работающие коллекции, которые дают начало конкретной деятельности, связанной с хранящимися ресурсами, например, изучением генетического разнообразия или в области селекции растений.

Тем не менее, методы хранения ex situ зависят от деятельности человека и от бесперебойного функционирования природоохранных объектов и сооружений.

Наконец, гербарии (см. главу 4) – первый метод консервации видов растений (шестнадцатый век) – и коллекции в спирте необходимы, особенно для проведения таксономических исследований.

Хотя экономические затраты на поддержание коллекций связаны с количеством хранимых образцов, вопрос о количестве особей, представляющих разнообразие и обеспечивающих безопасность образцов, имеет решающее значение. Принцип «основной коллекции» может дать ответ. Нуаро с коллегами разработали метод создания основной коллекции на основе количественных данных (Noirot et al., 1996). Этот метод (оценка основных компонентов) направлен на включение максимального разнообразия из базовой коллекции в выборку минимального размера, избегая при этом дублирования.

Что касается генетических ресурсов растений, каждая система хранения имеет свои преимущества и недостатки, и часто только сочетание этих различных систем позволяет оптимизировать и обеспечить сохранность ресурсов.

Помимо количественного аспекта (количество хранимых видов и образцов), в настоящее время, качество данных и исследовательских программ, связанных с ресурсами, является ключевым элементом при обосновании материальных и человеческих инвестиций. Ценность и точность этих данных также способствуют развитию ресурсов.

Род Vanilla, относящийся к семейству орхидей, включает 90–100 видов в зависимости от автора (Bory et al., 2008c). Большинство этих видов дикорастущие; только два из них, V. planifolia и V. tahitensis, выращиваются для производства товарной ванили, при этом V. planifolia обеспечивает 95% мирового производства. Таксономия ванили очень старая, неполная и все еще неточная (Portères, 1954; Rolfe, 1896; см. главу 1). Следовательно, её необходимо тщательно пересмотреть, особенно в свете результатов недавних молекулярно-генетических и цитогенетических исследований (Bory et al., 2008a, 2008b; Cameron, 2003, 2009; Schluter et al., 2007; Soto Arenas, 2003; Verma et al., 2009). Например, несколько недавних исследований происхождения V. tahitensis предполагают, что этот вид является результатом скрещивания V. planifolia и V. odorata (Besse et al., 2004; Bory et al., 2008d; Lubinsky et al., 2008b).

Виды рода Vanilla в основном встречаются в естественной среде обитания в тропических и субтропических регионах американского, африканского и азиатского континентов. Большинству из видов угрожает разрушение их первоначальной среды обитания, которое усугубляется изменением климата. Вид V. planifolia находится под особой угрозой исчезновения, поскольку основной генофонд в регионе его происхождения (южная Мексика) подвергается значительному давлению, связанному с обезлесением и чрезмерной эксплуатацией природных ресурсов (Soto Arenas, 1999). Во вторичных зонах диверсификации, таких как острова Индийского океана и особенно Реюньон – точка входа вида в этот регион в девятнадцатом веке – наблюдается значительная внутривидовая однородность, что указывает на то, что культивирование может опираться на очень ограниченную генетическую основу и, вероятно, развилось от одной особи путем вегетативного размножения. Молекулярные исследования подтвердили очень низкий уровень генетического разнообразия растений ванили (V. planifolia), культивируемых во всем мире (Bory et al., 2008d; Lubinsky et al., 2008a; Minoo et al., 2008a). Процесс вегетативного размножения, преобладающий у выращиваемых видов ванили, не позволяет поддерживать и расширять генофонд. Тем не менее наблюдается интересное фенотипическое разнообразие, которое можно объяснить накоплением соматических мутаций, возможностью естественного прорастания семян в случае полового размножения, а также вариабельным уровнем плоидности, который можно найти у культурных видов ванили (см. главу 2). Однако, из-за сортовой однородности, выращивание ванили особенно уязвимо для экологических опасностей, таких как изменение климата и появление вредителей растений.

Вторичный генофонд ванили включает около 100 видов, которые распространились в Америке, Африке и Азии. Эти виды обладают индивидуальными свойствами, которые могут представлять особый интерес для генетического улучшения культивируемой ванили – самоопыление, устойчивость к болезням (фузариозу, вирусам), способность приносить большое количество плодов, меньшая зависимость от фотопериода для стимуляции цветения, более высокое содержание ванилина, присутствие других ароматических или лекарственных метаболитов и устойчивость к засухе. Поэтому, создание генных банков, в форме коллекций, чрезвычайно актуально для защиты находящихся под угрозой исчезновения эндемичных генетических ресурсов рода Vanilla (Grisoni et al., 2007; Lubinsky et al., 2008a; Pandey et al., 2008; Soto Arenas, 2006). Их интересные характеристики могут быть использованы в программах генетического улучшения культуры, как это было начато в Индии (Minoo et al., 2006, 2008b; Muthuramalingam et al., 2004).

Наиболее эффективным средством защиты разнообразия видов ванили должна быть защита in situ в местах их происхождения. Однако, эти природные территории очень часто подвергаются сильному демографическому давлению, которое ставит под угрозу различные виды. Следовательно, этот тип охраны может быть предусмотрен только в том случае, если он связан с глобальной стратегией охраны на уровне территории (Soto Arenas, 1999). В Мексике успех и опыт Национальной комиссии по изучению и использованию биоразнообразия (CONABIO) позволяют реализовать этот метод. В Южной Африке национальный парк Исимангалисо уделяет особое внимание сохранению V. rosheri, которая занимает второе место в списке редких и находящихся под угрозой исчезновения эндемичных видов (Combrink and Kyle, 2006).

Однако, разнообразие ванили, включающее более 100 видов, распространенных на трех континентах и ​​обитающих в различных биотопах, затрудняет создание систем охраны in situ. Поэтому, создание коллекций ex situ представляется необходимой стратегией для защиты генетических ресурсов ванили.

Инициативы разной степени важности в прошлом предпринимались в некоторых странах-производителях ванили (Пуэрто-Рико, Мадагаскар, Коста-Рика, Мексика). Так, с 1940-х годов на станции Маягуэс в Пуэрто-Рико проводились исследования по определению характеристик и улучшению растений ванили (Childers et al., 1959). Примерно в то же время на Мадагаскаре ванильная станция Амбохитсара около Анталахи начала собирать и гибридизировать широкий спектр растений ванили (Dequaire, 1976). Однако, эта коллекция была уничтожена повторяющимися циклонами, отсутствием обслуживания и распространением вирусов (Grisoni, 2009). В конце 1970-х годов Центр тропических сельскохозяйственных исследований и высшего образования (CATIE) в Коста-Рике собрал и сохранил около 32 образцов ванили из Центральной Америки. Часть этой коллекции была сохранена путем пассажа in vitro (Jarret and Fernandez, 1984). В Мексике, наряду с программой CONABIO, была создана коллекция клонов, представляющих разнообразие в стране, но, к сожалению, её не удалось сохранить (M.A. Soto Arenas, личн. комментарий).

Сегодня наиболее важные коллекции находятся на Реюньоне (CIRAD), во Французской Полинезии (EVT), Шербурге (council/MNHN), в Индии (ICRI) и в Соединенных Штатах (таблица 3.1). Несколько ботанических садов и исследовательских институтов также содержат некоторое количество образцов ванили в своих теплицах (Оранжерейный сад Отёй, Люксембургский сад и Ботанический сад Нанси во Франции, Королевский ботанический сад Кью и Ботанический сад Копенгагена в Европе, Университет Рутгерса и Ботанический сад Нью-Йорка в США, Ботанический сад Рио-де-Жанейро в Бразилии, Секретариат Тихоокеанского сообщества на Фиджи – и это лишь некоторые из них). Частные коллекции любителей орхидей – еще один источник, иногда редких экземпляров. В целом, в этих коллекциях хранится около 50% глобального разнообразия (с точки зрения количества видов), в основном в виде целых растений in vivo или иногда in vitro.

Данные любезно предоставлены кураторами коллекций.

Как и остальные представители семейства орхидей, род Vanilla защищен Конвенцией о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения (СИТЕС), также известной как Вашингтонская конвенция (http://www.cites.org/index.html). Целью этой международной конвенции, подписанной 175 странами, является обеспечение того, чтобы международная торговля дикими животными и растениями не ставила под угрозу выживание видов, к которым они принадлежат. Действительно, хотя мы можем считать, что культивированная ваниль не находится под угрозой исчезновения, почти все виды произрастают в естественных лесах, расположенных в зонах повышенного риска. Поскольку семейство орхидей указано в Приложении 2 к конвенции СИТЕС, в которую включено более 28 000 видов растений, к ванили подлежит применению строгих правил в отношении передачи растительного материала и торговли между государствами (рис. 3.1). Эта защита касается всех частей растений и всех побочных продуктов, за некоторыми исключениями, в частности, стручков, их частей и продуктов из культивированной ванили.

РИСУНОК 3.1. Выдержки из статей IV и VII Конвенции о международной торговле видами дикой фауны и флоры, находящимися под угрозой исчезновения (СИТЕС).

Подобно многим другим видам растений, генетическим ресурсам ванили угрожает исчезновение или генетическая эрозия во многих областях происхождения и разнообразия. Следовательно, необходимо поощрять любые инициативы in situ по сохранению видов, но создание коллекций ex situ имеет важное значение для защиты разнообразия. Этот метод консервации означает, что ресурсы в большей безопасности благодаря механизмам in vitro или криоконсервации, а также упрощает перемещение ресурсов и сбор научных данных. В самом деле, несмотря на множество исследований, которые стали возможными, в частности, благодаря широкому использованию инструментов молекулярной биологии, знание генетики ванили, с точки зрения таксономии рода и свойств различных видов, все еще является неполным. Этот пробел в знаниях становится еще более разительным, когда речь идет об использовании и обычаях, связанных с ванилью, которую выращивают местные общины в регионах, где находятся генетические ресурсы.

Создание глобальной сети коллекций генетических ресурсов in situ и ex situ на основе ветвей с трех континентов (Америки, Африки и Азии), на которых сосредоточена большая часть этих ресурсов, могло бы привести к значительному прогрессу с точки зрения охраны и научно-экономического усовершенствования ванили. Развитие все более эффективной геномики, связанной с методами биотехнологии, означает, что могут быть созданы программы селекции растений. Использование специфических характеристик дикорастущих видов, таких как устойчивость Vanilla aphylla к засухе, может обеспечить средства для диверсификации областей производства ванили и предвидение будущих изменений климата. Создание и распространение растений ванили, более устойчивых к болезням, более урожайных, более богатых ванилином и другими ароматическими соединениями, может улучшить условия жизни мелких производителей в районах производства ванили.

Для обеспечения большей эффективности этих исследований и природоохранных инициатив следует способствовать обмену растительным материалом между коллекциями и исследовательскими программами, особенно путем смягчения правил КБР в соответствии с существующим изъятием в Конвенции СИТЕС.

Изобилующий в тропических регионах земного шара род Vanilla бросил вызов морфологам. Хотя молекулярный подход дает представление о филогенетической структуре группы, четкое определение видов сопряжено с трудностями. Эта глава открывает «Ванильный файл» и перечисляет некоторые технические аспекты, препятствующие изучению единственной орхидеи, выращиваемой для еды.

Хотя культивированная ваниль была предметом многих исследований, дикорастущие виды, особенно те, которые не обладают агрономическими качествами (не имеют запаха или слишком капризны для выращивания), не изучались синтетически. По общему признанию, исследования многих таксонов были опубликованы в ряду членов семейства Orchidaceae. В списке Индекса Кью перечислено более 250 видов (Anonymous, 2009), но таксономический обзор отсутствуют.

Первая полная таксономическая обработка рода Vanilla была проведена Рольфом в 1896 году (Rolfe, 1896). Он распознает 50 видов. Последняя редакция Портера в книге La vanille et le vanillier dans le monde включает 110 видов (Portères, 1954). Работа Портера, хотя и богата биогеографическими данными, к сожалению, не является исчерпывающей, поскольку не упоминаются несколько таксонов, опубликованных бразильским ботаником Хёне между 1941 и 1944 годами (Hoehne, 1941, 1944). Эти публикации относятся к годам Второй мировой войны, и европейские библиотеки 1950-х годов с трудом пополняли свои коллекции.

Отсутствие адекватной обработки напрямую связано с состоянием гербарных образцов в коллекциях, которые являются основой любых таксономических и номенклатурных рассуждений.

Коллекции прошлых ботаников немногочисленны, и вместо образцов часто используются иллюстрации. Так обстоит дело с «историческими гербариями» Национального музея естественной истории в Париже. В гербарии Ламарка, например, только один рисунок изображающий ваниль, взят из Encyclopédie Méthodique. Подпись на французском языке: Petite vanille или vanille musquée (маленькая ваниль или ванильный мускус). Рисунок достаточно точен, чтобы идентифицировать Vanilla palmarum. Гербарий Жюсьё едва ли богаче, здесь имеется только один образец Vanilla aromatica. Неужели эти иллюстрации сделаны с гербарных образцов? Весьма сомнительно. Было распространено рисование с живого образца или с другой иллюстрации, что значительно способствовало путанице в отношении рода после его официальной публикации в ботанической номенклатуре (Miller, 1768), хотя ваниль уже широко культивировалась.

Миллер сначала выделяет «две или три разновидности, которые различаются по окраске цветков и длине стручков» (Miller, 1768). Затем он признал их как два вида: V. mexicana и V. axillaris. Сейчас кажется, что образцы, описанные Миллером, включали, по крайней мере, наши существующие виды V. planifolia и V. pompona.

Современные коллекции страдают теми же недостатками, что и их предшественники – они малочисленные, зачастую без плодов и цветков. Когда цветы присутствуют, они плохо высушены или неподготовлены, что делает определение сомнительным. Более того, виды часто представлены одним экземпляром.

Некоторые крупные гербарии мира обладают образцами ванили. В Северной Америке Ботанический сад Нью-Йорка очень активен в тропических исследованиях Нового Света. В Бразилии коллекция Хёне хранится в Ботаническом саду Рио-де-Жанейро. Но есть и много прочих организаций, хранящих ваниль.

По этой причине некоторые базы данных и веб-сайты позволяют удаленное сравнение с образцами. Особо следует упомянуть GBIF, Глобальный информационный фонд по биоразнообразию (http://data.gbif.org), который объединяет несколько сотен коллекций естествознания и предоставляет доступ к информации об образцах. С 2003 г. на веб-сайте Национального музея естественной истории в Париже можно найти данные и фотографии всех орхидных, включенных в его коллекции (http://www.mnhn.fr/base:sonnerat.html). Фонд «Алука» предлагает частично оплачиваемый доступ ко всем типам из Африки и Америки (http://www.aluka.org). Весьма всесторонний веб-сайт имеется у Швейцарского фонда орхидей при гербарии Яни Ренца в Базеле (http://orchid.unibas.ch/site.sof.php).

Плохое состояние материала делает особенно трудным проведение морфологических исследований. Поэтому, в настоящее время по техническим и биологическим причинам, гербариев ванили недостаточно для переосмысления таксономии рода. Серьезным препятствием является сложность подготовки подходящих образцов.

Ваниль редко наблюдается в поле в виде цветов. Во флористических описаниях гораздо чаще встречаются стебли и листья, чем соцветия или плоды.

По этим причинам необходимо создавать коллекции ex situ, позволяющие отслеживать цветение и правильно препарировать образцы. Если информация о первоначальных полевых сборах будет надлежащим образом сохранена, образцы будут казаться богатыми и готовыми к изучению.

Гербарные образцы сложно приготовить, дорого содержать и требуются определенные навыки для анализа. Однако, они абсолютно необходимы для пересмотра таксономии рода, пока не созданы молекулярные инструменты, в частности, на основе анализа ДНК.

Vanilla planifolia G. Jackson (син. V. fragrans Andrews) – тропическая вьющаяся орхидея (рис. 5.1), известная своим популярным изысканным ароматом ванили (Purseglove et al., 1981), и вторая по цене пряность, после шафрана, продаваемая на мировом рынке (Ferrão, 1992). Основными странами-производителями ванили являются Мадагаскар, Индонезия, Уганда, Индия и Коморские острова, причем Мадагаскар занимает первое место. После открытия в 1492 году Нового Света Колумбом, самый ранний отчет о распространении ванили из Мексики принадлежит отцу Лабату, импортировавшему в 1697 году три лианы V. planifolia на Мартинику. Отсутствие естественных опылителей в районах интродукции препятствовало половому размножению и производству стручков до открытия искусственного опыления в первой половине девятнадцатого века (Bory et al., 2008d). Непрерывное вегетативное размножение, отсутствие естественного набора семян и недостаточные вариации в генофонде – все это препятствует программам улучшения данной культуры.

РИСУНОК 5.1. Лиана V. planifolia – в полном плодоношении.

Как товарная культура, ваниль играет важную роль в экономике Мадагаскара, Коморских Островов, Индонезии и Уганды. Непрерывное клональное размножение V. planifolia ведет к монокультуре, подвергая урожай серьезным потерям (Gopinath, 1994), поскольку ваниль поражается большим количеством вредителей и болезней (см. главы 7, 8, 9 и 20). Внедрение нового генетического материала в значительной степени сдерживается такими факторами как её бесполое размножение, преимущественным самоопылением цветов и опасностью, грозящей дикорастущим популяциям ванили из-за антропогенного давления (Lubinsky, 2003). Отсутствие достаточной изменчивости генофонда, угроза деструктивных заболеваний, уничтожающих плантации ванили, а также разрушение её естественной среды обитания, делают необходимым поиск альтернативных методов внесения изменчивости в генофонд. Бедный генофонд можно обогатить, используя межвидовую гибридизацию для объединения имеющегося первичного генофонда рода Vanilla со вторичным генофондом, то есть близкими родственниками V. planifolia, который является важным источником желательных признаков, таких как самоопыление, низкая зависимость стимуляции цветения от фотопериода, высокое завязывание плодов, нерастрескивание стручков и устойчивость к болезням (Lubinsky, 2003).

Различные виды ванили встречаются в разных географических регионах, и их сезоны цветения не синхронизированы, что создает трудности в перемещении пыльцы к видам-рецепторам для обеспечения опыления между видами. Именно в таких случаях становится важной разработка методов хранения жизнеспособной пыльцы в течение длительных периодов времени.

Переработчикам и потребителям ванили будет полезно улучшение качественных характеристик – повышенное содержание ванилина, более крупный размер стручков, улучшенный аромат и вкус и т. д. Чтобы улучшить прорастание незрелых зародышей в полноценное растение, можно использовать методы извлечения и регенерации зародышей из нежизнеспособных гибридных семян. Культура клеток или культура протопластов полезны возможностью создания соматических гибридов для переноса признаков из инородных источников. Протопласты могут использоваться в качестве органов-мишеней для преобразования, при условии их восстановления в полноценный саженец. Клональное размножение элитных линий, сохранение in vitro и международный обмен гермоплазмой возможны с использованием методов микроразмножения. Молекулярные маркеры – ДНК-маркеры [случайная амплифицированная полиморфная ДНК (RAPD), полиморфизм длины рестрикционного фрагмента (RFLP), полиморфизм длины амплифицированного фрагмента (AFLP)] и биохимические маркеры (изофермент, белок) – могут применяться для описания свойств гермоплазмы и сомаклональных вариантов.

V. planifolia – культура, мало отличающаяся от своих дикорастущих предков. Это можно объяснить недавним окультуриванием и ограниченным размножением (Bory et al., 2008c; Lubinsky et al., 2008a). В культивируемой ванили Мексики было обнаружено несколько типов, различающихся вегетативным внешним видом или способом воспроизводства (Soto Arenas, 2003). Анализ данных по изоферментам образцов с плантаций ванили на севере Веракруса, Оахаки и прочих мест в Мексике показал в целом незначительную генетическую изменчивость (Soto Arenas, 1999), хотя растения, происходящие из двух основных областей, можно было различить. Изменения нуклеотидной последовательности в интронах двух специфических генов, кодирующих белок, а именно кальмодулин и глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназу, были обнаружены, но не смогли быть разграничены среди мексиканских типов ванили. За пределами страны происхождения, ваниль, вероятно, имеет клональное происхождение, и здесь можно ожидать очень незначительных вариаций. Плантации ванили на Реюньоне, Мадагаскаре, Маврикии и Сейшельских островах произошли от одного черенка (Lionnet, 1958), и, согласно имеющейся информации, наблюдается мало различий в типах культивируемой V. planifolia. Однако, недавние исследования показали, что самоплодотворение, а также случаи полиплоидизации привели к фенотипическому разнообразию ванили на Реюньоне (Bory et al., 2008a, 2008b, 2008c).

За последнее десятилетие, для изучения генетического разнообразия на уровне рода, были разработаны молекулярные маркеры – RAPD, AFLP и единичные повторы последовательности (SSR).

RAPD использовался для оценки уровня генетического разнообразия и взаимосвязей между различными клонами V. planifolia и родственными видами. Эти данные подтвердили очень ограниченную изменчивость сообщества V. planifolia, указывающую на его узкую генетическую базу и тесную связь с V. tahitensis J.W. Moore (Besse et al., 2004; Minoo et al., 2008; Schlüter et al., 2007). В исследовании, включающем как листовые, так и безлистные видоы, такие как V. planifolia, V. tahitensis, V. andamanica Rolfe, V. pilifera Holtt. и V. aphylla Blume (рис. 5.2), наблюдалась разумная вариабельность, свидетельствующая о возможности естественного самосева в дикой природе. Несмотря на внешнее морфологическое сходство, V. andamanica не имеет близкого родства с V. planifolia или V. tahitensis, а её образцы отличаются от всех других изученных видов, образуя отдельный уникальный кластер (Minoo et al., 2008). Между восемью различными образцами V. andamanica наблюдалась значительная изменчивость, подтверждающая вероятность того, что этот вид действительно произошел с Андаманских островов, где возможно семенное размножение (Minoo et al., 2008). Ранее сообщалось о появлении естественных семян у V. wightiana в Индии (Rao et al., 2000).

РИСУНОК 5.2. Цветки индийских видов ванили: (a) и (b) V. andamanica с разным цветом губы, (c) V. pilifera с указанием посещения насекомыми и d) V. aphylla.

Коммерческая ваниль всегда размножается стеблевыми черенками здоровых сильно-рослых растений и может быть срезана с любой части лианы. Длина черенка обычно определяется количеством доступного посадочного материала. Коротким черенкам длиной 20 см потребуется 3–4 года, чтобы зацвести и заплодоносить. Обычно предпочтительны черенки длиной 90–100 см, так как они имеют тенденцию к более раннему цветению. Когда они активны, со свободными концами свисающими с опор, то зацветут и заплодоносят через 1-2 года. Черенки обычно сразу высаживают на место, но при необходимости их первоначально подращивают на грядках. Из-за своей сочной природы черенки при необходимости можно хранить или транспортировать до двух недель.

Традиционно гермоплазму ванили хранят в биорепозиториях, принадлежащих ботаническим садам и научным учреждениям. Высокая стоимость традиционных систем ограничивает количество хранимых образцов. Для уменьшения потерь биоразнообразия и сохранения исчезающих видов, были предприняты попытки сохранять виды ванили in vitro (Jarret and Fernandez, 1984; Minoo et al., 2006b).

В селекционных целях ваниль можно выращивать из семян. Гибридизация и выращивание растений из семян проводились в Пуэрто-Рико и на Мадагаскаре. Семена необходимо продезинфицировать, промыть в стерильной дистиллированной воде и культивировать в питательной среде Кнудсона (Knudson, 1950). Прорастание семян ванили лучше, если культуры содержатся в темном инкубаторе при 32°C. Для прорастания семян межвидовых скрещиваний V. planifolia и V. pompona требуется более высокая температура в 34°C.

Ваниль дает множество мелких семян, которые не прорастают в естественных условиях. Для успешного проращивания семян можно использовать технику культивирования тканей. Протоколы для выращивания семян и зародышей ванили стандартизированы (Gu et al., 1987; Knudson, 1950; Minoo et al., 1997; Withner, 1955).

Посев семян на различных базальных средах показал, что семена ванили не имеют строгих требований к питанию для начала прорастания, в отличие от некоторых наземных орхидей умеренного климата (Minoo et al., 1997). Прорастание семян начинается в течение четырех недель после культивирования, и начальные стадии прорастания типичны для большинства орхидей, такие как набухание зародыша с последующим разрывом семенной оболочки и последующее появление протокорма (рис. 5.3). Семена прорастали непосредственно в проростки в среде, дополненной одним бензиладенином (БА) (0,5 мг/л), без какой-либо промежуточной фазы каллуса, и, таким образом, их можно было использовать для получения самоопыленных потомков/проростков. Добавление триптона имело стимулирующий рост эффект на размер и развитие протокорма, независимо от базовой среды, в которую он был добавлен. При обработке БА большинство протокормов оставались такими же, с чешуевидными примордиальными листьями и развивающимися в побеги, тогда как обработка добавками ауксина показала постепенную дезорганизацию протокорма в каллус. Среда Мурасиге и Скуга (МС), для культур ванили in vitro, давала лучший отклик, чем среда Кнудсона. Минимальная всхожесть (26%) наблюдалась в среде МС при половинной концентрации, а максимальная (85%) была зарегистрирована в среде МС полной концентрации с добавлением 2 г/л триптона (Minoo, 2002).

РИСУНОК 5.3. Прорастание семян in vitro.

Размножение ванили in vitro необходимо для получения однородных, свободных от болезней ростков и сохранения генетических ресурсов. Размножение in vitro с использованием апикальной меристемы стандартизовано для крупномасштабного размножения здоровых и генетически стабильных растений (Cervera and Madrigal, 1981; George and Ravishankar, 1997; Kononowicz and Janick, 1984; Minoo, 2002; Minoo et al., 1997; Philip and Nainar, 1986; Rao et al., 1993b). Стандартизовано in vitro размножение V. tahitensis (Mathew et al., 2000) и исчезающих видов ванили, таких как V. wightiana, V. andamanica, V. aphylla и V. pilifera (Minoo et al., 2006b), чтобы защитить эти виды от исчезновения.

Сообщалось о методах клонального размножения для эффективного размножения V. planifolia путем индукции множественных побегов из эксплантатов пазушных зачатков (рис. 5.4) с использованием полутвердой среды МС с добавлением БА (2 мг/л) и α-нафталинуксусной кислоты (НУК, 1 мг/л) (George and Ravishankar, 1997). Множественные побеги переносили в перемешиваемую жидкую среду МС с БА в концентрации 1 мг/л и НУК в концентрации 0,5 мг/л в течение 2–3 недель, а затем культивировали на полутвердой среде. Используя этот метод, в среднем от одного эксплантата пазушной почки было получено 42 побега в течение 134 дней. Было обнаружено, что использование промежуточной жидкой среды способствует увеличению количества побегов.

РИСУНОК 5.4. Микроразмножение V. planifolia.

В другом исследовании (Minoo et al., 1997) оценивался перенос эксплантов на среду МС, содержащую различные уровни цитокинина (БА) и ауксина (индолмасляная кислота, ИМК), для пролиферации (таблица 5.1). Инициирование роста уже существующих почек in vitro может быть индуцировано в среде МС с низким содержанием цитокинина. Однако, комбинация цитокининов и ауксина способствовала образованию множественных побегов. Идеальной средой для размножения была МС с добавлением БА (1 мг/л) и ИМК (0,5 мг/л). В этой среде за 90 дней культивирования индуцировалось в среднем 15 множественных побегов (рис. 5.4). Узловые сегменты давали лучший ответ: в среднем 15 побегов на культуру по сравнению с кончиками побегов, которые давали в среднем семь побегов на культуру (Minoo, 2002). Питательные среды и условия, благоприятные для микроразмножения V. planifolia, подходили для других родственных видов, таких как V. andamanica, V. aphylla (рис. 5.5) и V. pilifera. Количество индуцированных побегов у разных видов варьировало (таблица 5.2). Примерно 12-15 побегов на культуру могут быть индуцированы у V. planifolia, и 8-10 побегов у V. aphylla. Среди изученных видов наименьшая скорость размножения наблюдалась у V. pilifera. Удлиненные побеги, из среды для пролиферации, укореняли на среде МС, содержащей 30 г/л сахарозы, без регулятора роста (рис. 5.6). Приживаемость проростков с хорошо развитыми корнями in vitro составила более 70%. Возникновение корней на микрочеренках начиналось между четырьмя и шестью днями после культивирования, достигая 100% культуры через две недели, что указывает на то, что оптимальные эндогенные уровни регуляторов роста растений, необходимых для укоренения, уже присутствовали в ткани/эксплантатах.

ТАБЛИЦА 5.1. Влияние регуляторов роста на индукцию множественных побегов и корней из экспланта побега V. planifolia на среде МС (среднее из 20 повторов)

Концентрация регуляторов роста				Частота множественных побегов (%)	Среднее количество всходов/культура ± станд.откл.	Развитие корней/Культура
Kin	BA	NAA	IBA				No.	Тип
0.5				0.0		—	—
1.0			0.0		—	—
	0.5			71 ± 3.45	4.18 ± 0.30	—	—
	1.0			20 ± 3.63	1.0	—	—
		0.5		0.0	1.0	1	веламен
		1.0		0.0	1.0	1	веламен
			0.5	0.0	1.0	1	длинные корни
			1.0	0.0	1.0	1	длинные корни
0.5	0.5			0.0	1.0	—	—
1.0	0.5			0.0	1.0	—	—
0.5	1.0		0.0	1.0	—	—
0.5		0.5		0.0	1.0	1	веламен
1.0		0.5		0.0	1.0	1	разветвление
0.5		1.0		0.0	1.0	1	веламен
0.5			0.5	0.0	1.0	1	—
1.0			0.5	0.0	1.0	1	—
0.5			1.0	0.0	1.0	1	—
	0.5		0.5	0.0	1.0	1
	1.0		0.5	97 ± 6.5	15.15 ± 3.63	—	—
	0.5		1.0	65 ± 11.4	10.35 ± 3.45	—	—
					0.0	1.0	1	здоровые корни

БА = бензиладенин, ИМК = индол-3-масляная кислота, Кин = кинетин, НУК = α-нафталинуксусная кислота.

ТАБЛИЦА 5.2. Сравнение откликов in vitro у разных видов Vanilla^a

Регулятор роста	Отклик in vitro
	V. planifolia	V. andamanica	V. aphylla	V. pilifera
Кин S	Одиночный побег	Одиночный побег	Одиночный побег	Одиночный побег
BA	Множественные побеги	Одиночный побег	Множественные побеги (3–4)	Множественные побеги (3–4)
NAA	Индукция корней	Индукция корней	Индукция корней	Индукция корней
БА + Kin	Одиночный побег	Одиночный побег	Одиночный побег	Одиночный побег
Кин + IBA	Одиночный побег	Одиночный побег	Одиночный побег	Одиночный побег
БА + ИМК (1.0 + 0.5 мг/л)	Индукция множественных побегов (12–15 шт., в 10-дневной культуре)	Индукция множественных побегов (5–7 в 90-дневной)	Индукция множественных побегов (8–10 в 90-дневной)	Индукция множественных побегов (2–4 в 120-дневной)
БА + NAA	Каллусирование и регенерация растений	Множественные побеги	Каллусирование и регенерация растений	Одиночный побег
Кин + NAA	Одиночный побег	Одиночный побег	Одиночный побег	Одиночный побег
Базальная среда	Удлинение одиночного побега и развитие корней	Удлинение одиночного побега и развитие корней	Удлинение одиночного побега и развитие корней	Удлинение одиночного побега и развитие корней

БА = бензиладенин, ИМК = индол-3-масляная кислота, Кин = кинетин, НУК = α-нафталинуксусная кислота.

^a Ко всем регуляторам роста добавляли базальную среду МС в концентрации от 0,5 до 1,0 мг/л.

РИСУНОК 5.5. Возникновение множественных побегов in vitro у V. aphylla.

Разработаны простые и быстрые протоколы массового размножения V. planifolia (Janarthanam et al., 2005; Kalimuthu et al, 2006). Коммерчески жизнеспособный протокол массового размножения V. tahitensis, другого культивируемого вида ванили, был стандартизован с коэффициентом размножения 1:4,7 в течение периода культивирования 60–70 дней (Mathew et al., 2000). Рао (Rao et al., 2000) сообщил о случае микроразмножении V. wightiana Lindl., находящегося под угрозой исчезновения вида. Изучалось влияние других добавок, а именно, нитрата серебра, тидиазурона, зеатина, кокосового молока и т. д. на размножение побегов in vitro и образование корней у V. planifolia (Giridhar et al., 2001; Giridhar and Ravishankar, 2004).

Превращение кончиков корней в побеги наблюдали у V. planifolia и V. aphylla при культивировании на среде МС с добавлением БА (1,0 мг/л) и ИМК (0,5 мг/л). Эти побеги превратились в проростки, укрепились и укоренились в почве. Ранее сообщалось о превращении корневой меристемы в побеги в культурах ванили in vitro (Philip, Nainar, 1988). Предполагается, что эти меристематические преобразования без стадии каллуса сводят к минимуму вероятность индуцированных эпигенетических изменений. Более ранние исследования (Sreedhar et al., 2007) указали на отсутствие различий в паттернах AFLP-бэндов любого из микроразмножающихся образцов для конкретного праймера, что позволяет предположить отсутствие различий между микроразмножающимися растениями.

РИСУНОК 5.6. Укоренение in vitro в культурах V. planifolia.

Непрерывное вегетативное размножение и отсутствие достаточных изменений в генофонде препятствуют программам улучшения сельскохозяйственных культур. Введение сомаклональной изменчивости через каллусные культуры было предпринято для расширения узкой генетической базы. Система индукции каллуса и регенерации растений in vitro оптимизирована как для вегетативных, так и для репродуктивных тканей. Наилучшие результаты были получены при использовании вегетативных тканей, и более 80% каллусий было достигнуто в среде МС с добавлением 1 мг/л БА и 0,5 мг/л НУК. Каллус дифференцировался в побеги, которые можно было успешно размножить в соотношении 1:12 в комбинации 1 мг/л БА и 0,5 мг/л ИМК при добавлении среды МС (таблица 5.3). Укоренение in vitro индуцировали с эффективностью 100% в базальной среде МС, лишенной каких-либо регуляторов роста. Эта способность дедифференцированной ткани к регенерации является важной предпосылкой для экспериментов по генетической трансформации. Протокол был успешно распространен на находящиеся под угрозой исчезновения дикорастущий вид V. aphylla, предлагая возможность применения протокола для массового размножения, а также индукции вариаций у видов Vanilla за ограниченное время.

БА = бензиладенин, ИМК = индол-3-масляная кислота, Кин = кинетин, НУК = α-нафталинуксусная кислота.

Сообщений об изменчивости каллус-регенерированных растений ванили немного. Они касаются успешной регенерации растений из каллусов, полученных из листьев и семян (Davidonis and Knorr, 1991; Davidonis et al., 1996; Janarthanam and Seshadri, 2008; Xju et al., 1987), и исследований среди местных коллекций ванили с помощью электрофореза в полиакриламидном геле (PAGE) (Rao et al., 1993a). Исследование, включающее случайным образом отобранные каллус-регенерированные потомства, показало изменчивость морфологии и профилей RAPD (рис. 5.7) среди регенерированных из каллусов растений, по сравнению с контрольным растением V. planifolia (Minoo, 2002). Показано, что с помощью этого протокола может быть получена значительная вариабельность, которая может быть использована в программах улучшения ванили для создания вариантов с желаемыми агрономическими характеристиками.

РИСУНОК 5.7. Профили RAPD потомков ванили, регенерированных из каллуса, с использованием праймера OPERON OPA10. 1 – лестница 1 kb, 2–23: растения, регенерированные из каллусов, 24 – контроль (V. planifolia).

Культуры каллуса из листовых эксплантатов V. planifolia показали лучшее инициирование каллуса, чем культуры из узловых эксплантатов с максимальной продукцией биомассы каллуса при культивировании на базальной среде МС, содержащей 2,4-дихлорфеноксиуксусную кислоту и БА. Каллус, перенесенный в базальную среду МС с добавлением 3 мг/л БА и 2,5 мг/л μМ НУК, показал лучший ростовой ответ. Производство каллуса V. planifolia, экстракция ванилина и использование феруловой кислоты для увеличения содержания ванилина запатентовано (Davidonis et al. 1996).

Сообщалось о наследственных сомаклональных вариациях в отношении различных признаков устойчивости, а именно: устойчивости к метионинсульфоксиму (Carlson, 1973) и Pseudomonas syringae (Thanutong et al., 1983) у табака, устойчивости к Fusarium oxysporum у томатов (Evans et al., 1984), а также устойчивости к Helminthosporium sativum (Chawla, Wenzel, 1987) у пшеницы. В будущих попытках генетически трансформировать ваниль, способность трансформированной ткани к регенерации является решающим условием. Оптимизированный протокол регенерации (Minoo, 2002) может сократить продолжительность экспериментов по генетической трансформации, вызывая высокую частоту регенерации.

Большинство видов растений, выращиваемых in vitro, требуют постепенной акклиматизации и закаливания для выживания и роста в естественной среде. Выживание растений in vitro зависит от их способности противостоять потере воды и осуществлять фотосинтез. Однако, у ванили выживаемость перенесенных растений в процессе закаливания в настоящее время составляет более 80% (Minoo, 2002). Проростки необходимо извлечь из культуральных сосудов (рис. 5.8), промыть, обработать фунгицидом, перенести в полиэтиленовые пакеты, содержащие почвенную смесь (песок, почву и вермикулит), и закалить в течение 30 дней в контролируемых условиях (26–28°C, 80–90% относительной влажности). Инициирование нового роста происходит за счет развития пазушной ветви. Эти растения успешно переносятся в почву после трехнедельного периода закаливания (рис. 5.9). Позже они высаживаются на участок с подходящей тенью и опорой.

РИСУНОК 5.8. Закалка проростков, выращенных in vitro.

РИСУНОК 5.9. Растения из культуры ткани, выращиваемые в горшках.

Межвидовая гибридизация – это давний механизм, с помощью которого полезные гены диких предков и видов могут быть перенесены в культивируемые виды. Культурные типы многих видов сельскохозяйственных культур были улучшены за счет межвидовой гибридизации и обратного скрещивания. Межвидовая гибридизация очень распространена у орхидей для получения новых разновидностей цветущих растений.

Нильсен и Сигзмунд (Nielsen and Siegsmund, 1999) сообщали о естественном возникновении межвидовых гибридов ванили между V. claviculata и V. barbellata в Пуэрто-Рико, в местах сосуществования. Было обнаружено потомство, имеющее промежуточные морфологические признаки между двумя родителями.

Культурные вид V. planifolia был скрещен с другими американскими видами, включая V. pompona и V. phaeantha, устойчивым к Fusarium (Purseglove et al., 1981). На Яве также была проведена межвидовая гибридизация культурной и дикорастущей ванили с целью создания линий, устойчивых к стеблевой гнили, вызываемой Fusarium oxysporum (Mariska et al., 1997).

В Индии V. aphylla и V. pilifera цветут синхронно, но V. aphylla естественным образом встречается в Южной Индии, а V. pilifera – в Ассаме, Северо-Восточная Индия. При культивировании в Керале цветки обоих видов раскрывались последовательно и держались один день у V. pilifera, тогда как у V. aphylla – два дня. В первом случае признаки завязывания плодов наблюдались даже без ручного опыления, тогда как цветки V. aphylla не завязывали плоды. Поскольку ростеллум присутствует у обоих видов, естественное опыление без посторонней помощи исключено. Можно предположить, что аромат цветов V. pilifera привлекает насекомых (которые, как было установлено, часто посещают цветы), чтобы посетить их и произвести эффективное опыления (Д. Миноо, неопубликованные данные). Самостоятельную и межвидовую гибридизацию между двумя видами проводили вручную и наблюдали завязывание плодов.

Были предприняты успешные попытки увеличить спектр изменчивости V. planifolia путем межвидовой гибридизации с V. aphylla, устойчивой к Fusarium (Minoo, 2002). Морфологические признаки и молекулярные профили выявили истинную гибридность у межвидовых потомков. Выращенное потомство V. planifolia и межвидовые гибриды, полученные от скрещивания V. planifolia (мать) и V. aphylla (отец), оценивались с использованием ряда локусов AFLP и RAPD в качестве маркеров. Профили показали сходство между родителями, потомками от самоопыления и межвидовыми гибридами, а все протестированные потомки были разными по сравнению друг с другом, что можно использовать для улучшения культуры ванили (Minoo et al., 2006a).

Таким образом, эти успешные внедрения мужских и женских признаков в гибриды (Minoo et al., 2006a) посредством межвидовой гибридизации, подтвержденные молекулярными профилями, обещают помочь преодолеть основные узкие места в селекции ванили.

Стандартизированы эффективные процедуры хранения in vitro путем медленного роста отдельных видов ванили (Minoo et al., 2006b). Добавление маннита (10-15 г/л) и снижение сахарозы до более низких уровней (15-10 г/л) вызывало медленный рост, и более 80-90% культур можно было поддерживать в течение периода 360 дней, когда культуральные сосуды были закрыты алюминиевой фольгой. Добавление маннита и сахарозы в равных пропорциях в количестве 10 или 15 г/л может помочь поддерживать культуры в течение одного года, а с ежегодным субкультивированием in vitro более семи лет. Проростки, содержащиеся в этой среде, показали пониженную скорость роста и максимальную выживаемость. Консервированный материал переносили в среду МС, обогащенную 30 г/л сахарозы и дополненную 1 мг/л БА и 0,5 мг/л ИМК для получения нормальных побегов и их размножения. Проростки небольшого размера, которые хранились в среде для консервации более одного года, показали хороший рост и превратились в растения нормального размера с хорошей степенью размножения (1:5). Эти саженцы были перенесены в почву (садовая почва:песок:перлит в равных пропорциях) и легко укоренились с успехом 80% во влажной камере в течение 20–30 дней после пересадки. Они превратились в нормальные растения без каких-либо деформаций и симптомов дефицита и проявляли очевидное морфологическое сходство с материнскими растениями. После более чем семи лет хранения с медленным ростом, включающего более пяти циклов субкультивирования, генотипическая стабильность нескольких видов была оценена с помощью молекулярных маркеров. Никаких изменений в дактилоскопии ДНК по сравнению с неконсервированными контролями в лаборатории авторов не наблюдалось.

Джаррет и Фернандес (Jarret and Fernandez, 1984) сообщили о хранении верхушек побегов V. planifolia в качестве тканевых культур в течение 10 месяцев, а Филип (Philip, 1989) обсудил возможность использования корневых культур для сохранения гермоплазмы ванили для гарантированной генетической стабильности. Сообщалось о сохранении in vitro V. planifolia (Jarret and Fernandez, 1984) и V. walkeriae с использованием метода медленного роста (Agrawal et al., 1964), и было изучено влияние полиаминов на сохранность in vitro V. planifolia (Thyagi et al., 2001).

Обычные и in vitro генные банки дополняют друг друга, как активная и базовая коллекции генетических ресурсов. Хотя сохранение in vitro нельзя рассматривать как метод замены сохранения in situ, были продемонстрированы преимущества сохранения in vitro как компонента, который может быть включен в общую стратегию долгосрочного сохранения ванили для безопасного и экономичного хранения гермоплазмы.

Протоколы сохранения генофондов были разработаны для медленного роста, а также криоконсервации образцов ванили в виде инкапсулированных кончиков побегов, пыльцы и ДНК (Minoo, 2002). Объединение доступного генофонда поможет расширить генетическую базу и внедрить в культивируемую ваниль полезные гены из дикорастущих видов. Межвидовая гибридизация требует синхронного цветения между видами и наличия жизнеспособной пыльцы. Пыльцу двух асинхронно цветущих видов ванили, а именно культурной V. planifolia и её дикорастущего родственника V. aphylla, подвергали криоконсервации после высушивания. Предварительно обрабатывали криопротектором диметилсульфоксидом (5%) и криоконсервировали при -196°C в жидком азоте. Эта криоконсервированная пыльца была позже разморожена и протестирована на её жизнеспособность как in vitro, так и in vivo. Процент прорастания пыльцы V. planifolia и V. aphylla составил 82,1% и 75,4% соответственно, что указывает на её жизнеспособность. Эта криоконсервированная пыльца V. planifolia была успешно использована для опыления цветков V. aphylla, что привело к завязыванию плодов. Полученные таким образом семена были успешно культивированы для развития гибридных всходов (Minoo, 2002). Таким образом, оценка жизнеспособности и фертильности криоконсервированной пыльцы (рис. 5.10) видов ванили показала, что можно использовать криогенные методы для сохранения гаплоидного генофонда этого вида и управления им. Это имеет большое значение для облегчения скрещиваний в программах селекции, для распространения и обмена гермоплазмой, а также для сохранения ядерных генов гермоплазмы.

РИСУНОК 5.10. Прорастание криоконсервированной пыльцы.

Процедура хранения гермоплазмы ванили путем криоконсервации кончиков побегов с использованием метода инкапсуляции/дегидратации была стандартизирована (рис. 5.11). Кончики побегов, выращенных in vitro, инкапсулировали в 4% альгинате натрия. Инкапсулированные шарики подвергали предварительной обработке путем постепенного увеличения концентрации сахарозы от 0,1 до 1,0 М с последующей дегидратацией в течение 8 часов до содержания влаги 22%. Затем последовало быстрое замораживание путем погружения в жидкий азот. Криоконсервированные кончики побегов размораживали через 12 часов, выдерживая их на водяной бане при 40°C в течение 3 минут. Оттаявшим пропагулам давали возможность восстановиться на МС с 3% сахарозой, 1 мг/л БА и 0,5 мг/л ИМК в темноте в течение одной недели, а затем переносили на свет для повторного роста и размножения. Семьдесят процентов пропагул были восстановлены, выращены и размножены в полноценные растения (Ravindran et al., 2004).

РИСУНОК 5.11. Прорастание криоконсервированных побегов.

После полного внедрения, криоконсервация обеспечит быстрое и дешевое средство для дублирования базовой коллекции из соображений безопасности, а также для распространения наборов гермоплазмы в другие страны/континенты.

Технология синтетических семян была стандартизирована путем инкапсуляции на 3–5 мм регенерированных in vitro почек побегов и протокормов в 4%-ном альгинате натрия для получения жестких шариков хорошего качества, идеально подходящих для выдерживания низких температур и криоконсервации. Более высокие концентрации альгината не подходили, поскольку они давали очень твердую матрицу, которая препятствовала появлению почек побегов и тем самым влияла на скорость прорастания и восстановления, тогда как при более низких концентрациях альгината с гранулами было трудно обращаться во время криоконсервации и извлечения. Синтетические семена хранили при 5°C, 15°C и 22°C для изучения влияния температуры на их хранение и жизнеспособность. Низкие температуры (5°C и 15°C) не подходят для синтетических семян. Побеговые почки размером 0,4–0,5 см подходили для инкапсуляции, поскольку более мелкие почки не выдерживали хранения и теряли жизнеспособность в течение месяца. Однако, при температуре 22±2°C синтетические семена можно хранить в течение 10 месяцев (рис. 5.12). Растения, полученные из этих инкапсулированных почек, были явно здоровыми и превратились в нормальные растения.

РИСУНОК 5.12. Синтетические семена.

Методы выделения и слияния протопластов важны из-за далеко идущих последствий в исследованиях улучшения растений путем модификации клеток и соматической гибридизации. была изучена Возможность протопластных систем у пряных культур, таких как кардамон, имбирь и ваниль (Triggs et al, 1995; Geetha et al., 2000).

Протопласты были успешно выделены из V. planifolia и V. andamanica при инкубации в растворе фермента, содержащем мацерозим R10 (0,5%) и онозука целлюлазу R10 (2%), в течение 8 часов при 30°C в темноте (таблица 5.4). Перед ферментативным раскрытием, листья in vitro подвергали плазмолизу в растворе, содержащем промывочные соли протопластов клеток с 9% маннитом. Поскольку у ванили было трудно отшелушивать нижний эпидермис, плазмолизированную ткань листа механически мацерировали, соскребая нижнюю поверхность листа острым лезвием и инкубируя с различными концентрациями и комбинациями растворов ферментов. Периодические микроскопические наблюдения показали высвобождение кластеров клеток и отдельных клеток после 2 ч инкубации в растворе фермента.

Ориентиры, достигнутые в виде различных технологий, могут быть эффективно использованы для создания спектра генетических вариаций ванили, тем самым преодолевая основное узкое место в программах селекции и улучшения культуры. Разработанная технология выделения и слияния протопластов может быть использована для передачи полезных признаков посредством получения соматических гибридов, тем самым уступая место генетическим манипуляциям с ванилью. Характеристика видов ванили, образцов, сеянцев, сомаклонов и межвидовых гибридов доказала существование и степень генетических вариаций, которые доступны и вносятся с помощью биотехнологических инструментов. Методы сохранения in vitro с использованием синтетических семян, медленного роста и криоконсервации станут неотъемлемой и важной частью общей стратегии сохранения в управлении генетическими ресурсами гермоплазмы ванили. Кроме того, технология синтетических семян представляет собой идеальное средство для обмена незараженным посадочным материалом.

Ваниль (Vanilla planifolia) – это редкое многолетнее полуэпифитное суккулентное растение, которое использует лесные деревья в своей естественной среде обитания для поддержки, тени и создания естественного перегноя. Леса, где встречается дикорастущая V. planifolia, классифицируются как selva alta perennifolia (высокие вечнозеленые тропические леса) – самые влажные из тропических лесов. Сегодня V. planifolia культивируется в различных производственных системах, которые в некоторой степени имитируют агроэкологические параметры, характерные для естественной среды обитания этого вида. Технологии выращивания и методы ухода за ванилью улучшались производителями ванили во всем мире, в основном, благодаря методам проб и ошибок. Напротив, эмпирические агрономические исследования ванили практически отсутствуют.

В этой главе подробно описаны агроэкологические требования, системы производства, размножения, выращивания/управления, цветения/опыления и сбора V. planifolia. Эта информация основана в основном на наблюдениях, экспериментах, а также на опубликованных статьях и руководствах по выращиванию, написанных людьми, имеющими личный опыт выращивания ванили.

Вирусные заболевания стали серьезной проблемой для производства ванили за последние несколько десятилетий, вероятно, в результате диверсификации площадей и интенсификации выращивания ванили. В этой главе рассматриваются данные, накопленные по вирусам, поражающим плантации ванили во всем мире, в частности вирусу мозаики цимбидиума (CymMV), потивирусам и вирусу мозаики огурца (CMV). Здесь обсуждается, как изменения окружающей среды, вызванные интенсификацией выращивания ванили, способствовали возникновению вирусных эпидемий, возможные стратегии контроля, доступные в настоящее время, и перспективы исследований по их улучшению.

Вирусы – это облигатные клеточные паразиты, которые могут инфицировать бактерии, грибы, растения и животных. Вероятно, они появились и развились в своих хозяевах в начале древа жизни (Forterre, 2006). Вирусные частицы в основном состоят из одной или нескольких молекул геномной рибонуклеиновой (РНК) или дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), заключенных в белковую оболочку – капсид. В настоящее время известно более 5000 видов вирусов (Fauquet et al., 2005), из которых примерно 1000 заражают растения и были классифицированы более чем на 60 родов (Wren et al., 2006). Большинство из них становится причиной заболеваний, поскольку развитие вируса вызывает симптомы в тканях хозяина, которые могут привести к серьезным потерям урожая. Вирусы растений нечасто передаются через семена, но соматические части растений – черенки, луковицы и почки, обеспечивают распространение многих вирусов. Горизонтальная передача вирусов часто связана с животными-переносчиками (в основном насекомыми), но некоторые вирусы не имеют переносчика и заражают новых хозяев только при контакте с эпидермальными ранами.

Сообщается, что орхидеи заражают более 20 видов вирусов (Gibbs and Mackenzie, 1997). Первая демонстрация заражения ванили вирусом была проведена во Французской Полинезии (Wisler et al.1987). На сегодняшний день описано 10 видов вирусов, принадлежащих к четырем семействам вирусов с положительно-полярным РНК геномом.

Сходящиеся исследования, использующие различные подходы и патосистемы, связали раннее появление и распространение патогенов растений с изменением их окружающей среды (Stukenbrock and McDonald, 2008; Webster et al., 2007). В частности, развитие сельского хозяйства с эоцена совпадает с датами распространения РНК-потивирусов 6600 лет назад (Gibbs et al., 2008b, 2008c) и ДНК-собемовирусов 3000 лет назад (Fargette et al., 2008), по оценке филогенетических анализов. Изменения, вызванные сельским хозяйством и миграцией людей, благоприятствовали «новым встречам между растениями и вирусами», что привело к увеличению числа видов вирусов. Точно так же недавняя история потивирусных болезней ванили обычно иллюстрирует тесную взаимосвязь между агросистемами и вирусным давлением (таблица 7.2).

НД – не доступен; И – интенсивный в теневом доме; ПИ – полуинтенсивный; Э – экстенсивный в подлеске.

Мозаика и деформация листьев на побегах ванили были зарегистрированы в Пуэрто-Рико еще в 1948 году (Childers and Cibes, 1948) и могут представлять собой первое упоминание о потивирусах ванили. Тем не менее, первая подтвержденная вспышка потивирусов среди ванили была зарегистрирована во Французской Полинезии в 1986 году (Wisler et al., 1987). Это совпало с реализацией программы развития ванили, способствующей интенсификации методов выращивания, что повлекло за собой экологические изменения в агросистеме ванили (Anonymous, 1984). Аналогичным образом, в более поздних сообщениях о заражении потивирусом участков ванили, где были реализованы аналогичные программы интенсификации, таких как Тонга (Pearson and Pone, 1988), Вануату (Pearson et al., 1993), остров Реюньон (Benezet et al., 2000), Индия (Bhat et al., 2004), Мадагаскар (Grisoni et al., 2006), Маврикий (Rassaby, 2003) и Самоа (Grisoni et al., 2006). Напротив, на подлесных ванильных участках пока не было зарегистрировано инфекции потивирусом или только в исключительных случаях (Grisoni et al., 1997; Leclercq-Le Quillec and Nany, 2000).

РИСУНОК 7.8. Упрощение агросистемы Vanilla после интенсификации: (a) Подлесок, насчитывающий более 30 адвентивных видов (деревья для тени и поддерживающие, сорняки и связанные с ними культуры); (b) полуинтенсивная система (с 10–20 адвентивными видами); и (c) интенсивная система под тенью (ваниль плюс иногда несколько сорняков).

Мы предполагаем, что множественность потивирусов, поражающих ваниль (семь зарегистрированных видов), является результатом разнообразия эпидемиологических условий, в которых ваниль выращивается, и условий интенсивного культивирования, которые усиливают передачу тлей вирусов, присутствующих в сорняках или связанных с ними культурах. Распространенность потивирусов и CMV на ванильных участках сильно варьируется от одного участка к другому, хотя самые тяжелые инфекции (более 50% зараженных лиан через два года после посадки) были зарегистрированы в теневых домах, которые характеризуются очень низким разнообразием растений по сравнению с культивацией подлеске (рис. 7.8). Следовательно, вероятно, что другие оппортунистические вирусы будут заражать ваниль по мере распространения её культуры в новых средах. Это подчеркивает необходимость в быстрых, конкретных и широко применимых инструментах идентификации вирусов для понимания вспышек, поражающих плантации ванили, и реализации адаптированных стратегий борьбы.

Вирусные заболевания стали серьезной проблемой для производства ванили за последние несколько десятилетий, вероятно, в результате диверсификации участков выращивания и интенсификации систем выращивания. При отсутствии лечебных средств профилактика – единственный способ избежать вирусных заболеваний. Накопленные данные о вирусах, поражающих ваниль во всем мире, особенно CymMV, потивирусах и CMV, позволили ввести меры контроля, которые оказались достаточно эффективными для сохранения и расширения прибыльной индустрии ванили.

Однако, вирусы обладают способностью к чрезвычайно быстрой эволюции, и может произойти появление новых патогенных изолятов на участках ванили, особенно в контексте быстрых экологических мутаций, вызванных глобальными изменениями (Canto et al., 2009; Garrett et al., 2006 г.). В последнее время был достигнут огромный прогресс в понимании биологии взаимодействий растений и вирусов, что привело к созданию мощных биотехнологий для создания устойчивых к вирусам разновидностей. Регенерация растений ванили из протопластов, которая была недавно достигнута (Minoo et al., 2008), делает такие биотехнологии доступными для производства трансгенной ванили, проявляющей высокий уровень устойчивости к РНК-вирусам. Однако, эта стратегия еще не реализована, возможно, из-за того, что вирусное давление поддерживается на приемлемом уровне обычными методами. Кроме того, потребители считают ваниль натуральным продуктом, и генетическая биоинженерия несовместима с этим представлением.

Высокопроизводительные инструменты для обнаружения и идентификации нуклеиновых кислот, такие как портативные молекулярные тесты, поливалентная ПЦР, микроматрицы, секвенирование ДНК следующего поколения, в будущем будут способствовать улучшению контроля вирусов. В частности, они помогут лучше понять эпидемиологию вируса ванили и впоследствии разработать агросистему за счет снижения воздействия вируса на урожай.

В глобальном масштабе эти технологии помогут производить посадочный материал с наивысшим генетическим и генетическим статусом для индустрии ванили. Несомненно, что будущее прибыльной и здоровой индустрии ванили зависит от этого элитного материала, должным образом размноженного и выращенного с соответствующими профилактическими мерами.

Заболевания культуры ванили, вызываемые патогенными грибами, регистрировались с тех пор, как ваниль стала коммерческой культурой. В странах-производителях ванили, таких как Индонезия, Мадагаскар, Индия, Папуа-Новая Гвинея, Мексика и Пуэрто-Рико, заболевания, вызываемые грибками, являются серьезными препятствиями для выращивания этого растения. Ваниль заражают несколько родов грибков, включая Fusarium, Phytophthora, Sclerotium и Colletotrichum. Они поражают стебли, корни, листья, побеги и плоды. Однако, болезнь, вызываемая Fusarium, является наиболее серьезной и привела к опустошению посадок на ванильных фермах или плантациях во многих странах-производителях.

Сообщается о других незначительных грибковых заболеваниях ванили в различных регионах выращивания, но они плохо документированы, не подтверждены или регистрируются только в единичных случаях. Некоторые из этих болезней включают сухую гниль (вызываемую Rhizoctonia sp.) (Anandaraj et al., 2001), коричневую гниль (вызываемую Cylindrocladium quinqueseptatum) (Bhai and Anandaraj, 2006), ванильную ржавчину (вызываемую Puccinia sp. и Uredo scabies) (Correll, 1953; Augstburger et al., 2000), и другие болезни листьев, вызываемые Vermicularia vanillae, Guignardia traverse, Macrophoma vanillae, Pestalospora vanillae и Physalospora vanillae (Correll, 1953). Отчеты о болезнях ванили часто ограничиваются местными научными журналами и расширенными отчетами, которые трудно получить на международном уровне. Грибковые заболевания ванили, как правило, недостаточно изучены. Требуется большая работа для понимания биологии, распространённости, структуры и распространения патогенов, а также для управления этими заболеваниями.

Через несколько лет после регистрации на острове Реюньон, французском острове в юго-западной части Индийского океана, червец Conchaspis angraeci Cockerell, 1893 стал вызывать все большую озабоченность у производителей ванили на этом острове из-за ущерба нанесенного этой культуре. Поглощая сок растений-хозяев, этот бронированный червец сначала приводит к образованию хлоротичных пятен на листьях, затем к высыханию листа и, в конечном итоге, в крайних случаях, к гибели самой лианы. Поскольку в последние годы этот вредный организм получил широкое географическое распространение, мы рассматриваем его таксономическое положение, биологию, экологию, естественных врагов и меры борьбы.

Ангрекумовый или ванильный червец, C. angraeci, принадлежит к семейству Conchaspididae (Hemiptera: Coccoidea), представители которого очень похожи на Diaspididae, с которыми их долгое время путали. Семейство Conchaspididae теперь рассматривается как отдельная группа в составе Coccoidea. Самки этого семейства имеют общую черту с представителями семейства Diaspididae – они строят панцирь, независимый от остальной части тела насекомого, а их последние брюшные сегменты сливаются, образуя пигидий, который участвует в секреции панциря. Род Conchaspis насчитывает 22 вида (BenDov, 1981). Одной из основных морфологических характеристик самок C. angraeci является внешний вид панциря – округлой и конической формы. Конус имеет 6–8 гребней, расходящихся от вершины, но не доходящих до края (Hamon, 1979). Панцирь обычно белый, но в некоторых случаях может выглядеть сероватым или желтоватым.

Этот вид, распространенный в тропических и субтропических районах, впервые описан с Ямайки (Cockerell, 1893). Долгое время распространение в основном ограничивалось Неарктическим и Неотропическим регионами, когда он был известен в Мексике, США, на Бермудских островах, Барбадосе, Кубе, в Бразилии, Эквадоре, Никарагуа, Панаме, Перу, Пуэрто-Рико, Суринаме, Тринидаде и Тобаго, и Венесуэле (BenDov, 1981). Лишь в 1973 году был зарегистрирован в Афротропическом регионе, в Анголе и Камеруне, на Acalypha spp. (BenDov, 1974). С тех пор он обнаружен на Гавайях (Beardsley, 1993), в Австралии (BenDov et al., 1985), на островах Фиджи (Williams and Watson, 1990), в Малайзии (Takagi, 1992, 1997) и во Французской Полинезии (Quilici, 2002). В юго-западной части Индийского океана впервые зарегистрирован на острове Реюньон в 1997 году (Richard et al., 2003), затем на Майотте, французском острове, принадлежащем архипелагу Коморские Острова (Richard, 2003), и совсем недавно на Маврикии в 2007 году (S. Quilici и J.C. Streito, неопубликованные данные).

Вид описан на собранном материале Angraecum eburneum Bory var. virens (Orchidaceae) (Cockerell, 1893), но выглядит многоядным и встречается на многочисленных растениях-хозяевах, принадлежащих к различным семействам, среди которых наиболее распространены Euphorbiaceae и Orchidaceae (BenDov, 1981; Hamon, 1979; Mamet, 1954). Во Флориде его растения-хозяева имеют широкий ареал и включают около 30 видов древесных растений и орхидей, таких как Plumeria sp. (Apocynaceae), Stephanotis sp. (Asclepiadaceae), Rhododendron sp. (Ericaceae), Acalypha wilkesiana Müll., Codiaeum variegatum (L.), Euphorbia lactea Haw. «cristata» (Euphorbiaceae), Flacourtia indica (Burm. F.) Merrill (Flacourtiaceae), Hibiscus rosa-sinensis L. (Malvaceae), Ficus sagitata Vahl (Moraceae), Bougainvillea sp. (Nyctaginaceae), Angraecum superbum Thouars, Epidendrum secundum Jacq. (Orchidaceae), Pittosporum tobira Ait. (Pittosporaceae), Coccoloba uvifera (L.) (Polygonaceae)... (Hamon, 1979). На острове Реюньон, помимо ванили, он был также обнаружен на экзотической лиане, принадлежащей к семейству Asclepiadaceae: Hoya bella Hooker (Richard et al., 2003), на Angraecum eburneum Bory и Bulbophyllum prismaticum Thouars (Orchidaceae). На Маврикии очень большие популяции наблюдались на Euphorbia lactea Haw. (S. Quilici, неопубликованные данные).

На ванили он отмечен на Vanilla planifolia (G. Jackson) на Фиджи (Williams and Watson, 1990), на острове Реюньон (Richard et al., 2003), на Маврикии (S. Quilici, неопубликованные данные) и на Майотте (Richard, 2003). Также поражает Vanilla tahitensis J.W. Moore во Французской Полинезии и на Маврикии (M. Grisoni, личн. комм.). На острове Майотта встречается также на Vanilla humblotii Rchb. Ф. (R. Gigant, личное сообщение).

На культуре ванили, у которой червец вызывает повреждение, он эвримерен и может развиваться на листьях, стеблях, воздушных корнях или стручках (Richard et al., 2003). С помощью присасывающего ротового аппарата червец, вероятно, вводит токсин через листья или стебли, в результате чего образуются хлоротичные пятна, переходящие в некроз и ведущие к ослаблению лианы и, в конечном итоге, к её гибели (рис. 9.1). Во Флориде было отмечено, что повреждения, приводящие к ослаблению растений, являются серьезными.

РИСУНОК 9.1. Повреждения, вызванные ангрековым червецом: (а) на растении ванили; (b) детализация повреждения на листе ванили.

Данные о биологии этого вида вредителей немногочисленны. Такаги (Takagi, 1992) показал, что самки рода Conchaspis имеют только три возраста (L1, L2 и взрослый), в то время как самцы имеют пять возрастов (L1 подвижный, затем фиксированный, L2, предкуколка, куколка и взрослая особь). У C. angraeci самцы неизвестны, и этот вид, вероятно, размножается в основном путем партеногенеза. Самка откладывает под панцирем максимум 80 яиц (рис. 9.2). После вылупления подвижная личинка первого возраста (L1), которая является единственной подвижной личинкой, быстро выбирается из оболочки. После мобильной фазы L1 оседает и начинает секретировать собственную броню. После некоторого роста она трансформируется в L2, которая превращается во взрослую самку в конце периода предшествующего яйцекладке и начинает откладывать яйца. Во время испытаний по выращиванию молодых лиан ванили продолжительность преимагинального цикла оказалась большой (90 дней при T = 25°C; RH = 70%; фотопериод: L12:D12).

РИСУНОК 9.2. Conchaspis angraeci разных возрастов: (а) взрослая самка; (b) самка с удаленной броней, на которой видны яйца; (c) первая возрастная стадия (L1), вторая возрастная стадия (L2) и взрослая самка.

Записи о естественных врагах этого червеца недавние. Первый паразитоид был зарегистрирован на Гавайях Бердсли и Цуда (Beardsley and Tsuda, 1990), которые упоминают, что примерно через десять лет после своего появления в 1980 году червецы были сильно паразитированы афелидой Marietta pulchella Howard, личинки которой развиваются так же, как Aphytis spp. на щитовках. Хотя виды рода Marietta чаще всего являются гиперпаразитоидами, авторы показали, что M. pulchella в этом случае действительно развивается как первичный паразитоид, что является первым свидетельством для вида в роде. На острове Реюньон были обнаружены три вида паразитоидов, связанных с популяциями червеца: один эндопаразитоид, Encarsia lounsbury Berlese и Paoli (Aphelinidae), и два эктопаразитоида: Aphytis africanus Quednau (Aphelinidae) и Cephaleta sp. (Pteromalidae). В то время как первые два вида поражают L1 и L2, третий паразитирует на взрослых самках (Richard et al., 2003). В глобальном масштабе, среди изученных биотопов, уровень паразитизма оставался очень низким и зарегистрированные паразитоиды, вероятно, не являются специфичными для ванильного червеца.

На острове Реюньон несколько хищных видов, в основном трипсы и клещи, также связаны с высокой численностью этого червеца. Среди пяти найденных видов трипсов три известны как пожиратели червецов: Aleurodothrips fasciapennis (Franklin), Karnyothrips flavipes (Jones) и Karnyothrips melaleucus (Bagnall), принадлежащие к Phlaeothripinae. Среди клещей были собраны два вида, которые, как известно, питаются яйцами или подвижными молодыми насекомыми-щитовками: Saniosulus nudus Summers (Eupalopsellidae) и Bdella independenta Baker and Balock (Bdellidae). Были собраны и другие виды, имеющие хищные повадки: Cheletogenes sp. и Hemicheyletia wellsi (Baker) (Cheyletidae), Bdellodes sp. и Spinibedella depressa (Ewing) (Bdellidae) и Asca sp. (Ascidae). На Гавайях хищный клещ Cheletogenes ornatus (Canestrini и Fanzago) также был обнаружен, охотящимся на C. angraeci на гибискусе-хозяине (Goff and Conant, 1985). На острове Реюньон был зарегистрирован энтомопатогенный гриб Fusarium coccidicola P. Henn, который является одним из четырех известных видов Fusarium, патогенных для щитовок (Richard et al., 2003). В глобальном масштабе уровень хищничества оказался низким (2,5–6,5%), причем более высокий уровень наблюдался на участках, расположенных под покровом леса.

На Гавайях биологический контроль решил проблемы, связанные с сильным заражением C. angraeci. Вскоре после открытия в 1989 г. Aphelinidae Marietta pulchella полностью контролировала червецов, которые сейчас считаются редкими (Beardsley, 1993).

Имеется очень мало данных о результатах испытаний химического средств против этого червеца. Эксперименты, проведенные в 2004 г. Службой защиты растений острова Реюньон, показали высокую эффективность имидаклоприда (препараты: Confidor; Bayer CropScience) и хорошую эффективность, хотя с задержкой и уступающую имидаклоприду, минерального масла (препараты: Ovipron; Cerexagri) (SPV Réunion, 2004). Необходимы дальнейшие эксперименты использования минеральных масел, с применением в разные периоды года, чтобы определить их эффективность против червеца. Поскольку мобильные возрастные группы более чувствительны к химическим средствам, такие обработки, если они не являются фитотоксичными, должны применяться предпочтительно летом, когда первая возрастная стадия более многочисленна и активна.

Ванильный червец продемонстрировал, по крайней мере в некоторых областях, свою способность наносить значительный ущерб производству ванили. Несмотря на несколько исследований, посвященных этому червецу, наши знания о биоэкологии вредителя ограничены. Дополнительные исследования были бы полезны для улучшения знаний о его естественных врагах и их влиянии, а также о возможных методах борьбы.

Авторы выражают искреннюю благодарность систематикам, идентифицировавшим паразитоидов (G. Delvare, CIRAD, Монпелье, Франция), хищных клещей (E.A. Ueckermann, PPRI, Претория, Южная Африка) и трипсов (B. Michel, CIRAD, Монпелье, Франция).

Плоды ванили широко известны как «стручки», поскольку они похожи по форме на плоды бобовых, которые возникли в результате эволюции одного плодолистика. Фактически, на самом деле с ботанической точки зрения, поскольку плод является результатом эволюции трех сросшихся плодолистиков, это не стручок, а коробочка (сухой, растрескивающийся плод, образовавшийся в результате эволюции нескольких плодолистиков). В семействе орхидей, которое включает род Vanilla, коробочка состоит из трех створок, ограниченных шестью расщеплениями (по два на плодолистик), расположенными по обеим сторонам семяносца (параплацентарное раскрытие, рис. 10.1a) (Dupont and Guignard, 2007).

РИСУНОК 10.1. Вскрытие коробочки: (а) общий случай коробочки семейства орхидей (шесть расщеплений раскрытия, приводящие к трем створкам); (б) конкретный случай коробочки V. planifolia (два расщепления, приводящие к двум створкам).

Члены подсемейства Vanilloideae, однако, обладают некоторыми характеристиками, которые необычны для семейства орхидей (Cameron and Chase, 2000), в том числе относящимися к раскрытию. В случае рода Vanilla коробочка имеет только два расщепления, соответствующие центральным осям двух из трех сросшихся плодолистиков. По достижении зрелости коробочка открывается по двум трещинам раскрытия (для Vanilla planifolia и Vanilla pompona), образуя тем самым две створки (рис. 10.1b); это локулицидная коробочка. Некоторые виды могут даже быть нераскрывающимися (для Vanilla tahitensis).

Ванильная коробочка однокамерная (единственная центральная полость завязи, в которой находятся все семена). Позже в этой главе мы больше не будем использовать ботаническое слово «коробочка», а будем пользоваться более часто употребляемым «боб» или «стручок».

Для V. planifolia G. Jackson (которая, если не указано иное, является единственным видом, упомянутым в остальной части главы), цветки сгруппированы в соцветия (рис. 10.2), которые напоминают кисть, так как нижняя завязь имитирует отсутствующую цветоножку.

РИСУНОК 10.2. Соцветие V. planifolia. Перед опылением завязи обращены цветком вверх, а затем изгибаются вниз.

После опыления завязь развивается очень быстро, удваиваясь в длину за несколько дней и изгибаясь вниз (рис. 10.2). Оплодотворение происходит на 1,5–2 месяца позже (Childers, Cibes, 1948; Roux, 1954). Каждая оплодотворенная завязь дает стручок. Он достигает своего полного размера и веса через 10-15 недель после опыления (рис. 10.3) (Gregory et al., 1967; Brodélius, 1994; Havkin-Frenkel et al., 1999). По мере созревания стручка, содержание влаги снижается с 90–92% до 82–85% к моменту сбора урожая (Shankaracharya and Natarajan, 1973; Brodélius, 1994; Ranadive, 1994), другими словами, примерно через 8–9 месяцев после опыления (Sreekrishna Bhat, Sudharshan, 2002).

РИСУНОК 10.3. Незрелые стручки ванили.

Зрелые стручки длинные, зеленые и изогнутые на конце цветоноса. Их длина составляет около 15 см, ширина может достигать 15 мм, а вес – около 10–15 г. Эти цифры имеют лишь порядки величины и могут значительно различаться в зависимости от генетических факторов, физиологии растения, агрономических или экологических условий и т. д.

После этого периода созревания, независимо от того, собран он или нет, плод становится бледно-зеленым и начинает желтеть от цветочного кончика. Раскрывающиеся плоды (пропорция варьируется в зависимости от вида, а также внутри одного и того же вида) расщепляются надвое от цветочного кончика. Затем стручки темнеют, некоторые очень заметно, опять же от цветочного кончика. Затем они теряют первоначальную упругость и становятся полностью гибкими, что свидетельствует об увядании плода.

Похоже, что плод выделяет этилен (Ducamp et al., 2000); однако некоторые авторы не смогли измерить это во время созревания стручков (Havkin-Frenkel et al., 2005). Однако, чувствительность плода к этилену четко наблюдалась в ходе различных научных работ; в частности, этилен увеличивает скорость раскрытия стручков (Balls and Arana, 1941; Arana, 1944; Havkin-Frenkel et al., 2005).

Было бы целесообразно провести некоторые углубленные исследования, чтобы определить, является ли плод климактерическим, и если да, то на какой стадии его развития происходит респираторный климактерический период. Эти данные могут быть полезны при контроле стадии сбора урожая стручков и их обработки в лучшую сторону перед вялением.

Данных о составе зрелых зеленых стручков очень мало. В таблице 10.1 представлены значения, полученные Гаррос-Патином и Ханом для стручков с Мадагаскара, которые были проанализированы в 1950 году (Garros-Patin and Hahn, 1954).

ТАБЛИЦА 10.1. Типичный состав зрелой зеленой ванили

	Сырой вес %		Сухой вес %
	A	B	A	B
Вода 79.6 75
Зола	0.75	0.97	3.68	3.88
Целлюлоза	0.79	2.65	3.87	10.60
Редуцирующие сахара	1.42	1.01	6.96	4.04
Невосстанавливающие сахара	3.03	2.45	14.85	9.72
Неазотистые вещества	10.85	14.41	53.19	57.7
Эфирный экстракт	1.58	2.14	7.74	8.56
Белки	1.75	1.37	8.58	5.50
Кислотность	0.23		1.13

Источник: Данные из Garros-Patin, J. and Hahn, J. 1954. In: G. Bouriquet, ed. Le vanillier et la vanille dans le monde. Paul Lechevalier, Paris, 559–615.

A и B – два разных образца зрелых свежих стручков с Мадагаскара.

Результаты анализов, проведенных CIRAD на зрелых зеленых стручках (обычное время сбора урожая) с Мадагаскара, представлены в таблице 10.2. Эти результаты не предназначены для того, чтобы быть репрезентативными для среднего состава зрелых зеленых стручков с растения ванили, но должны восприниматься только как справочные. Более того, они относительно согласуются с результатами, полученными Гаррос-Патеном и Ханом.

ТАБЛИЦА 10.2. Типичный состав зрелой зеленой ванили (нормальная стадия сбора) (г/100 г сырой массы) (г/100 г сухой массы)

	(г/100 г сырой массы)	(г/100 г сухой массы)	Процент каждого соединения по отношению к общему количеству
Вода	83.0	0
Волокна	7.6	45	Лигнин 62	Целлюлоза 27	Гемицеллюлоза 11
Сахара	1.7	10	Сахароза 80	Глюкоза 15	Фруктоза 5
Липидыa	2.0	12	C18:2 54	C18:1ω9 10	C16 10
Белки	0.5	3
Органические кислоты	0.9	5	Лимонная кислота 50	Яблочная кислота 30
Минеральные элементы	1.7	10	K 28	Ca 10	Mg 2
Глюкованилин	1.7	10

^a Процент жирных кислот относится к омыляемой фракции (а не к общей липидной фракции).

Волокна (гемицеллюлоза, целлюлоза и лигнин) составляют почти 8% от сырого веса, что является высоким показателем по сравнению с фруктами и овощами (от 1 до 4%).

Сахара в основном состоят из сахарозы, и их общее содержание сопоставимо с содержанием во многих овощах (<4%) и намного меньше, чем в большинстве плодов (12%).

Белки присутствуют в относительно небольших количествах, которые обычно наблюдаются в большинстве плодов и овощей (<1%). Среди этих белков мы отмечаем наличие исключительно высокой активности глюкозидазы (в среднем около 1000 нкатал/г свежих плодов), тесно связанной с ароматическим развитием ванили; это будет подробно рассмотрено в конце главы.

Липиды составляют 2% от сырого веса, что является высоким показателем по сравнению со многими фруктами и овощами (за исключением масличных плодов), где обычно наблюдается содержание около 0,2–0,4%. Неудивительно, что при «умерщвлении» стручков на поверхности воды появляется значительная маслянистая фаза. Однако, по этой липидной фракции было проведено большое количество исследований (Ramaroson-Raonizafinimanana et al., 1997, 1998a, 1998b, 1999, 2000; Maestro et al., 2007).

Органические кислоты в основном представлены малатом и цитратом (80% всех органических кислот), и их общее содержание аналогично содержанию в слабокислых плодах и ​​овощах.

Основные минеральные элементы – калий и кальций; их соответствующее содержание (470 мг и 170 мг) является высоким по сравнению с большинством плодов и овощей.

Наконец, содержание глюкованилина составляет около 1,7% от веса свежих зеленых плодов (а иногда и больше), что является действительно исключительным и характерным для V. planifolia, и является причиной её коммерческой ценности. Более подробно о глюкованилине рассказывается в заключительной части главы.

Эти разные данные об основном составе зеленых плодов были в целом подтверждены в недавней публикации (Odoux and Brillouet, 2009); тем не менее, их необходимо дополнить более систематическими исследованиями, которые в настоящее время отсутствуют.

Процесс обработки ванили разработан для получения ароматно-привлекательного и микробиологически стабильного продукта из зеленых стручков, собранных до полной спелости и не имеющих особого аромата, кроме неясного «растительного» запаха.

Способы обработки разнообразны, но обычно включают четыре отдельных этапа. По отношению к этим этапам в разных странах-производителях ванили, в которых говорят по-испански в Центральной Америке (Мексика), франкоязычных в регионе Индийского океана (Реюньон, Коморские острова, Мадагаскар) и англоговорящих (Индия, Уганда) используются специфические термины. Описание этих этапов на разных языках часто двусмысленное и запутанное, усложняемое тем фактом, что разделение между четырьмя этапами часто субъективное и спорное. Таким образом, важно четко определить эту терминологию, прежде чем начинать углубленное обсуждение процессов обработки и их биохимических последствий.

Первая стадия обработки предназначена для остановки раскрытия стручков (особенно у Vanilla planifolia G. Jackson, которая является наиболее широко продаваемым видом) путем блокирования естественных метаболических процессов, происходящих во время созревания. Наиболее распространенные методы включают резкое состаривание стручка, то есть «убийство» плода («mortification» – умерщвление по-французски). Основная техника, используемая для этой цели, пришедшая с Реюньона, включает замачивание стручков ванили в горячей воде – это называется «ошпаривание» и «échaudage» по-французски. В Мексике стручки традиционно помещают в духовку или выставляют на солнце, и соответствующие испанские термины – «horneado» и «secado al sol». Обычный перевод слова «horneado» – «запекание», но на французском языке нет специального термина, как нет французского эквивалента для термина «secado al sol» или «убийство солнцем».

Второй этап включает в себя поддержание тепла, накопленного на начальном этапе, как можно дольше, помещая контейнеры в закрытые ящики, которые максимально теплоизолированы (как правило, дерюжными мешками), чтобы создать условия, подобные тем, которые возникают в парилке. Этот шаг называется «пропаривание» или «étuvage» по-французски и «sudor de horno» (с этимологической точки зрения, этот термин вводит понятие влажного тепла) или «sudado» по-испански. Эти термины более двусмысленны, и поэтому их толкования могут заметно отличаться. Некоторые авторы (Bourriquet, 1954) сообщают, что на этом этапе стручки могут выделять черноватую жидкость, которую отдельные авторы объясняют высыханием, связанным с пропариванием стручков. Высыхание противоречит условиям, установленным на этом этапе, и такое явление не было экспериментально оценено (Odoux, 2000; Perez-Silva, 2006). Черноватая жидкость, вероятно, является результатом избыточной конденсации (смешанной с кусочками раздавленных стручков), что соответствует понятиям «пропаривание» и «étuvage». Другие авторы (Ranadive, 1994; Dignum et al., 2001) считают, что этап пропаривания также включает первые дни сушки на солнце, когда определенно происходит потеря влаги.

На третьем этапе стручки ванили сушат для стабилизации продукта – это называется этапом «сушки», или «séchage» по-французски и «asolear» или «secado del sol» по-испански. Это четкие термины, описывающие явление сушки стручка, несмотря на то, что этот этап, очевидно, включает в себя нечто большее, чем просто потеря влаги – вот почему трудно четко отделить конец этапа пропаривания от начала этапа сушки. Более того, «asolear» и «secado del sol» вводят понятие пребывания на солнце как техники сушки стручков.

Четвертый этап называется «кондиционирование», «conditionnement» или «affinage» по-французски и «afinado» по-испански. Эти термины объединяют два взаимодополняющих понятия, а именно: упаковка, хранение и консервация продукта в герметичной атмосфере с целью способствовать «ароматическому созреванию» в течение долгого времени.

В этой главе рассказывается, как эти методы и их производные в конечном итоге позволяют поддерживать стручки ванили в условиях высокой температуры и влажности как можно дольше, чтобы подготовить почву для ряда ферментативных и химических реакций, способствующих развитию аромата, типичного для ванили, сдерживая распространение микроорганизмов (особенно плесени). Однако, как здесь обсуждается, эта обработка является довольно непрерывным процессом, поэтому его трудно разделить на четко определенные этапы.

Различные недостатки уже упомянутого обычного процесса обработки, а также его продолжительность (более шести месяцев до получения товарного продукта) подвигли многих авторов попытаться разработать альтернативные методы. Более того, известно, что конечное содержание ванилина никогда не превышает 3% по отношению к сухому веществу (Bayle et al., 1982; Derbesy et al., 1982; Arnaud et al., 1983; Derbesy, 1989; Falque et al., 1992; Fayet et al., 1999; Derbesy, Charvet, 2000; Saltron et al., 2002; Gassenmeier et al., 2008), тогда как начальный потенциал обычно превышает 5% (Arana, 1943; Ansaldi et al., 1988; Leong, 1991; Brunerie, 1993; Odoux, 2000; Havkin-Frenkel et al., 2005). Эти соображения также побудили к исследованиям, направленным на повышение уровня ванилина в конечном продукте.

Некоторые авторы сосредоточились на усилении контроля над основными параметрами (температура, относительная влажность, время обработки и т. д.), предположительно влияющих на конечное качество ванили, а также попытались создать условия, которые близко соответствуют обычным условиям выдержки стручков. Наконец, цель состоит в том, чтобы имитировать традиционный процесс при «индустриализации» различных этапов.

Следовательно, методы, предложенные этими авторами, три из которых запатентованы, относительно похожи, но в основном различаются в отношении исходного состояния сырья, то есть в зависимости от того, целые стручки, порезанные на кусочки или измельченные.

Таут (Towt, 1952) предложил измельчать стручки ванили для получения однородного пюре, основываясь на идее, что различные химические и биохимические реакции, происходящие в процессе повышения качества ванили, будут облегчены и ускорены по сравнению с использованием целых стручков. Это пюре в течение 48 часов выдерживают при температуре от 50°C до 55°C с нагнетанием воздуха в массу для ускорения реакций окисления, а затем сушат при 60°C, до тех пор, пока уровень влажности не упадет ниже 20%.

Каул (Kaul, 1967) использовал целые или разрезанные на части стручки, чтобы сохранить коммерческую «идентичность» конечного продукта, при эффективном контроле процесса для сдерживания развития плесени, которая является обычной проблемой при общепринятых условиях обработки. Процесс, предложенный этим автором, включает инкубацию стручков в запечатанном контейнере при 38°C в течение одной недели или при 65°C в течение 24 часов или же в любой другой промежуточной комбинации времени/температуры, чтобы препятствовать потере влаги и способствовать химическим и биохимическим реакциям. За этой стадией обработки следует процесс сушки в условиях, не указанных в описании патента. Автор отметил, что этот этап сушки – в отличие от обычных процедур – во всех случаях, при низкой или высокой температуре, может быть проведен быстро без ущерба для качества продукта. Автор считает, что для получения конечного продукта наивысшего качества необходимо строго соблюдать описанные условия обработки.

Карас (Karas et al. 1972) предложил работать над стручками, разрезанными на части и помещенными на стеллажи. Стеллажи помещают в духовку при 60°С на 72 ч. Стручки сушат при 60°C до достижения влажности 35–40%, а затем при температуре окружающей среды до тех пор, пока влажность стручков не стабилизируется на уровне 20–25%.

Эти три метода были запатентованы McCormick & Company, Inc., и, насколько нам известно, один из них (Karas et al., 1972) используется в Уганде, а также промышленной группой на Мадагаскаре.

Еще в 1949 г. Джонс и Висенте (Jones and Vicente, 1949a) опубликовали исследование, в котором сравнивались относительно похожие процедуры. Целые, нарезанные или измельченные стручки ванили сушили в печи при 60°C в течение 24 часов, а затем при 45°C (до тех пор, пока все стручки не стали гибкими), а окончательно досушивали и выдерживали при температуре окружающей среды. Результаты вкусовых испытаний мороженого, ароматизированного соответствующими экстрактами ванили, не выявили каких-либо существенных различий между обработками.

Буррике также указал, что в 1950 году мексиканская компания уже производила очень ароматный продукт под названием «ванильный фрукт», изготавливаемого из зеленого ванильного пюре, которое нагревали в течение 48–60 часов, а затем обезвоживали в сушилке (Bourriquet, 1954).

Теодоз сообщил о результатах исследований, проведенных на исследовательской станции Анталаха на Мадагаскаре в 1960-х годах, которые были направлены на упрощение процедуры обработки ванили (Théodose, 1973). Был разработан метод, который включал ошпаривание и пропаривание целых стручков обычным способом, разрезание на части размером 2–3 см, а затем сушку партиями в течение 12 дней с получением конечного продукта с содержанием влаги 20–25%. Импортеры ванили сочли результаты интересными, так как содержание ванилина было выше нормы, а аромат был сильнее.

Другие авторы уделяли больше внимания оптимизации реакций гидролиза глюкованилина в ванилин эндогенной глюкозидазой (см. главу 10 и раздел «Взаимосвязь между обработкой ванили и развитием аромата» этой главы), используя при этом конкретную обработку или технологию для введения этих компонентов в контакт. Эта обработка может быть начальной стадией перед более традиционной стадией сушки или при производстве ароматического экстракта.

Растительные гормоны, такие как этилен, в прошлом изучались Араной и Буррике (Arana, 1944; Bourriquet, 1954). Не было четко определено, являются ли ванильные стручки климактерическими или нет, но эти авторы ясно продемонстрировали их чувствительность к этилену как агенту, вызывающему созревание. Вызванный этиленом процесс приводит к потемнению стручков и гидролизу глюкованилина. Однако, этилен вызывает сильное раскрытие стручков, которое, согласно Арана, может затронуть до 47,5% всех стручков. Совсем недавно Хавкин-Френкель в целом подтвердил высокие показатели раскрытия стручков, обработанных этиленом в присутствии воздуха или кислорода (Havkin-Frenkel et al. 2005). Обработка этиленом, нафталин-уксусной кислотой (гормон семейства ауксинов) или биотическими элиситорами также была протестирована на стручках, подвергшихся термообработке (63°C в течение 3 минут), в сочетании или без скарификации (Sreedhar et al., 2007, 2009). По словам авторов, эти обработки положительно повлияли на образование ванилина и других ароматических фенольных соединений, а также сократили время обработки ванили. Однако, результаты этих экспериментов были несколько противоречивы, поэтому сделать однозначные выводы сложно. Кроме того, можно поставить под сомнение физиологическое воздействие, ожидаемое от этих молекул, на стручки, подвергшиеся вызывающей состаривание термообработке.

Ультразвук также изучался как метод приведения в контакт ферментов и субстратов (Obolenski, 1957, 1958, 1959), и, по словам автора, метод может повысить содержание ванилина (но в целом результаты были довольно запутанными).

Чернудат и Лусталот, процитированные у Буррике, протестировали использование инфракрасного излучения для начальной стадии обработки ванили и качество конечного продукта было сочтено вполне приемлемым (Cernudat and Loustalot, 1948; Bourriquet, 1954).

Было также обнаружено, что сплющивание стручков ванили – без их дробления и разрушения – примерно за 10 прогонов через валки при давлении 20 кПа, усиливает гидролиз глюкованилина до ванилина (Perera and Owen, 2010).

Запатентован метод замораживания/оттаивания зеленых стручков (Balls et al., 1942; Ansaldi et al., 1988), который является темой различных публикаций (Jones, Vicente, 1949a; Odoux et al., 2006). Согласно Ансалди, этот метод позволяет гидролизовать около 80% глюкованилина, присутствующего в зеленых стручках (Ansaldi et al., 1988). В аналогичных условиях наши результаты показали, что можно получить степень гидролиза даже более 90% (Odoux et al., 2006).

Наконец, другие авторы предложили методы, которые радикально отличаются от общепринятых процессов. Поскольку ваниль в основном используется в агропродовольственной промышленности для производства экстрактов, стручки необходимо измельчить после выдержки. На основании этого наблюдения эти авторы предложили методы измельчения зеленых стручков и оптимизации ферментативных реакций путем добавления экзогенных ферментов к полученному пюре. В основном это касается активности глюкозидазы, но также активности полисахаридгидролазы (пектиназы, целлюлазы и т. д.) для достижения полного гидролиза глюкованилина (Graves et al., 1958; Mane and Zucca, 1992; Brunerie, 1993; Ruiz-Terán et al., 2001).

Некоторые методы запатентованы. Хотя большинство из этих процессов вряд ли будет реализовано, есть очень интересные, поскольку вносят определенные улучшения. Основные недостатки связаны с тем, что они совсем не адаптированы к социально-экономическим условиям в большинстве стран-производителей (особенно на Мадагаскаре, ведущем производителе ванили) или к текущей структуре мирового рынка ванили. Потому эти методы практически нигде не были приняты или были приняты лишь в незначительной степени. Однако, рынок ванили в последние годы стал довольно нестабильным, включая введение жестких стандартов в странах-импортерах (особенно с точки зрения микробиологического качества), что в среднесрочной перспективе может стать проблемой для традиционной практики.

Как уже упоминалось выше, первоначальная термообработка в первую очередь направлена ​​на то, чтобы остановить раскрытие стручков, но общепризнанно, что эта обработка также играет роль в инициировании фазы развития аромата, которая продолжается на протяжении всего процесса приготовления ванили.

Гидролиз различных глюкозилированных предшественников – самая известная реакция в развитии ароматических качеств ванили. Здесь мы не будем вдаваться в подробное обсуждение ароматического состава ванили, поскольку эта особенность будет рассмотрена в главе 12. Однако, следует все же отметить, что многие ароматические соединения, такие как ванилин, ванильная кислота, пара-гидроксибензальдегид, пара-гидроксибензойная кислота и так далее, присутствуют в зеленых стручках ванили в форме глюкозидов без каких-либо запахов, и их гидролиз необходим для высвобождения ароматической части.

Что касается ванилина, основного (количественно и качественно) ароматического компонента ванили, то было показано (Odoux, 2000; Gatfield et al., 2007), что гидролиз его предшественника инициировался во время процессов ошпаривания и пропаривания, которые затем продолжались во время медленной фазы сушки и даже кондиционирования. В целом подобное поведение наблюдалось и с другими предшественниками глюкозидов ванильного аромата (Dignum et al., 2002; Perez-Silva, 2006).

Поскольку глюкованилин и глюкозидаза расположены в одних и тех же тканях, но в разных клеточных компартментах (см. предыдущую главу), были проведены исследования, чтобы определить, каким образом процесс обработки связан с контактом фермента и субстрата (Odoux et al., 2006 г.). Результаты этого исследования ясно показали, что первоначальная тепловая обработка оказывает определенное влияние на целостность клеток, но нельзя точно определить долю клеток в тканях, которые сохранили свою компартментацию или нет. Результаты световой микроскопии показали, что эффект обработки был лишь частичным. Это могло объяснить низкий уровень гидролиза глюкованилина на первых этапах обработки, то есть после ошпаривания при 60°C в течение 3 минут и пропаривания в ящиках в течение 24 часов. Однако, наблюдения во время состаривания стручков после сбора урожая и процесса замораживания/оттаивания ясно показали, что эти процедуры привели к полной деградации клеточной структуры, сопровождающейся полным (или почти полным) гидролизом глюкованилина до ванилина, несмотря на значительную потерю активности глюкозидазы. Напротив, результаты, полученные в аналогичном исследовании (Mariezcurrena et al., 2008), кажется показали, что процедура оказывала незаметное влияние на организацию клеток ткани до пятого или восьмого дня после тепловой обработки. В этом исследовании было отмечено, что процесс пропаривания проводился с небольшим количеством стручков (20), поэтому тепловая инерция была намного ниже, чем в центре ящика, что могло объяснить наблюдаемые различия в отношении целостности клеток. Более того, в этом исследовании авторы не предоставили никаких указаний на характер гидролиза глюкозидов или на уровень активности глюкозидазы во время обработки. Тем не менее, все результаты, по-видимому, указывают на то, что основным следствием начальной тепловой обработки в отношении развития аромата было приведение в контакт глюкозидазы и глюкозилированных предшественников аромата посредством разрушения клеток.

Однако, процедура термобработки очень негативно влияет на активность глюкозидазы (Odoux et al., 2003; Marquez and Walizewski, 2008). Разные авторы, которые измеряли изменения этой активности во время обработки ванили, отметили почти полную потерю активности глюкозидазы после первой фазы ошпаривания (Ranadive et al., 1983; Dignum et al., 2002; Havkin-Frenkel et al., 2005; Odoux et al., 2006; Perez-Silva, 2006), что заставило их усомниться в ферментативном происхождении гидролиза предшественника аромата. Возможность химического или экзогенного ферментативного гидролиза (например, из-за микробиологического заражения во время стадии сушки) рассматривалась и проверялась несколькими авторами (Dignum et al., 2002; Havkin-Frenkel et al., 2005; Odoux et al., 2006; Перес-Сильва, 2006). Все результаты, казалось, подтверждали, что этот гидролиз на самом деле был результатом активности эндогенной глюкозидазы. Хотя эта активность была почти остановлена ​​термообработкой и не поддается измерению с помощью ферментативных тестов, разработанных различными упомянутыми авторами, предшественники аромата продолжали гидролизоваться даже на очень продвинутых стадиях процесса. Заметные потери активности глюкозидазы (Heckel, 1910; Dignum et al., 2002; Odoux et al., 2003, 2006) также были отмечены во время замораживания стручков, несмотря на очень высокую скорость гидролиза глюкованилина (см. предыдущий абзац). Эти различные наблюдения подчеркивают, что эффективное разложение в клетках глюкозилированных предшественников и глюкозидаз(ы) более важно, чем уровень ферментативной активности, как таковой. Таким образом, тепловая обработка необходима во время обычного процесса обработки ванили.

Еще одна важная особенность общепринятого процесса, которая была предметом нескольких исследований за последнее десятилетие – это заметная потеря ванилина, отмеченная после гидролиза глюкованилина. В процессе обработки систематически наблюдаются потери ванилина около 50% (Odoux, 2000; Gatfield et al., 2007). Различные исследования (Gatfield et al., 2006, 2007; Frenkel and Havkin-Frenkel, 2006; Perez-Silva, 2006) показали, что ванилин, высвобождаемый глюкозидазой, может служить отправной точкой для различных механизмов химических или даже ферментативных реакций. Некоторые из этих реакций, далеко не отрицательные, могут привести к образованию ароматических соединений, которые необходимы для определения конечного качества ванили (см. главу 12).

Ясно, что имеет место множество химических и ферментативных реакций, о чем свидетельствуют изменения цвета, текстуры и запаха, наблюдаемые во время различных фаз обработки ванили. Во время переработки ванили регулярно изучались три негликозидазные ферментные системы: пероксидазы, полифенолоксидазы и протеазы (Rabak, 1916; Balls and Arana, 1941; Jones and Vicente, 1949a, 1949b; Broderick, 1956; Ranadive et al., 1983). ; Hanum, 1997; Jiang et al., 2000; Dignum et al., 2001, 2002; Dignum, 2002; Havkin-Frenkel et al., 2005; Marquez et al., 2008; Waliszewski et al., 2009). Результаты этих исследований показали, что потемнение стручков происходит из-за ферментативных реакций, и пероксидазы, полифенолоксидазы, а также, в меньшей степени, протеазы обладают высокой устойчивостью к термической обработке. Пероксидазы и полифенолоксидазы также участвуют в реакциях окисления, приводящих к образованию ароматических молекул посредством окисления липидов и т. д. Протеазы участвуют в инактивации ферментов, необходимых для образования ароматических соединений.

Наконец, стоит отметить, что в образовании ароматических соединений могут участвовать микроорганизмы (Röling et al., 2001).

Результаты исследований, проведенных на сегодняшний день, не выявили точной природы реакционных процессов, связанных с очень сложными явлениями, которые происходят во время приготовления ванили.

Анализ летучей фракции ванили, которая, как это ни парадоксально, мало исследовалась, позволил обнаружить и идентифицировать более 150 молекул, принадлежащих к многочисленным химическим классам (Klimes and Lamparsky, 1976; Galetto and Hoffman, 1978; Schulte-Elte et al., 1978; Nakasawa et al., 1981; Vidal et al., 1989; Adedeji et al., 1993; Kiridena et al., 1994; Ramaroson-Raonizafinimanana et al., 1997; Werkhoff and Günter, 1997; Sostaric et al., 2000; Perez-Silva et al., 2006).

С химической точки зрения эти различные соединения принадлежат к следующим классам: углеводороды, спирты, альдегиды, кетоны, сложные эфиры, лактоны, кислоты, терпеноиды, гетероциклические соединения и фенолы.

Среди углеводородов было идентифицировано большое количество алканов (таких как н-пентакозан), метилированные и этилированные производные этих алканов, алкены (такие как 1-гентриаконтан), терпеноиды (такие как α-пинен или лимонен) и ароматические кольца (например, бензол и некоторые его производные) (рис. 12.1).

Алифатические кислоты (такие как уксусная и линолевая кислоты) также представлены рядом молекул, также как ароматическими кислотами (такими как бензойная или коричная кислоты) (рис. 12.1).

РИСУНОК 12.1. Химические структуры некоторых летучих соединений из различных химических классов, идентифицированных в вяленых стручках ванили.

Также найдены алифатические и ароматические сложные эфиры (такие как этиловый эфир линолевой кислоты или метиловый эфир коричной кислоты), и даже терпеновые сложные эфиры (такие как α-терпиниловый эфир уксусной кислоты) (рис. 12.1).

Были идентифицированы алифатические спирты (такие как 2,3-бутандиол), ароматические спирты (такие как бензиловый спирт) и даже терпеноиды (такие как линалол) (рис. 12.1).

Также присутствуют алифатические альдегиды (такие как 2-гептеналь), терпеновые альдегиды (такие как β-циклоцитал), алифатические кетоны (такие как 3-гидрокси-2-бутанон) и ароматические кетоны (такие как ацетофенон) (рис. 12.1).).

Сообщалось также, что некоторые лактоны входят в состав летучей фракции ванили (например, γ-бутиролактон) наряду с гетероциклическими соединениями (такими как фурфурол или цис-витиспиран) (рис. 12.1).

Наконец, фенолы, которые являются основными представителями (как качественно, так и количественно) летучей фракции вяленой ванили и которые также могут нести альдегидные группы (такие как 3-метокси-4-гидроксибензальдегид или ванилин), кислотные группы (такие как 4-гидроксибензойная кислота), функциональные группы спирта (такие как 4-гидроксибензиловый спирт) и даже функциональные группы кетонов (такие как ацетованиллон) (рис. 12.1). Существуют многочисленные сложные эфиры (такие как метиловый эфир салициловой кислоты), также как и простые эфиры (такие как 4-гидроксибензилметиловый эфир) (рис. 12.1).

Достаточно исчерпывающий список соединений, обнаруженных в ванили, можно найти в двух недавних обзорных статьях (Dignum et al., 2001 и Ranadive, 2006).

Этот состав может варьироваться в зависимости от географического происхождения (понятие «терруар» в широком смысле) и ботанического происхождения образцов (Adedeji et al., 1993).

Что касается ботанического аспекта, то только виды V. planifolia, Vanilla tahitensis (см. главу 13) и в меньшей степени V. pompona (Ehlers and Pfister, 1997) были предметом исследования их ароматического состава. Но даже в случае V. planifolia предстоит провести много исследований с использованием четко определенного генетического материала и стандартизированного процесса обработки.

Наконец, следует помнить, что методы экстракции и анализа также могут приводить к изменчивости ароматического состава (а также в артефактах).

В количественном отношении основным компонентом в вяленой ванили является ванилин (3-метокси-4-гидроксибензальдегид, рис. 12.2), концентрация которого может достигать нескольких десятков граммов на килограмм сухого веса (другими словами, нескольких десятков тысяч частей на миллион) (ISO 5565-1). Три других соединения также обычно оцениваются количественно, поскольку они считаются индикаторами качества и подлинности (см. главу 15); это пара-гидроксибензальдегид и ванильная кислота (рис. 12.2), концентрации которых обычно измеряются на уровне около 1 г/кг сухого веса (или около 1000 ppm), другими словами, примерно в 10 раз ниже, чем у ванилина, и, наконец, пара-гидроксибензойная кислота (рис. 12.2), средняя концентрация которой составляет около 100 мг/кг сухого веса (или около 100 частей на миллион), другими словами, в 100 раз ниже, чем у ванилина. Эти цифры, конечно, могут значительно варьировать в зависимости от качества продукта (Gassenmeier et al., 2008; Saltron et al., 2002).

Другие соединения также были измерены при концентрациях более 100 ppm, такие как уксусная кислота или 4-гидроксибензил-метиловый эфир (Klimes and Lamparsky, 1976), а также гексадекановая кислота и линолевая кислота (Perez-Silva et al., 2006) (Рисунок 12.2). Есть даже сообщения (Adedeji et al., 1993) о большом количестве соединений с концентрацией более 1000 ppm, таких как 2-фурфурол (который на самом деле является вторым по распространенности соединением после ванилина в образце мексиканской ванили) или 3,5-дигидрокси-6-метил-2,3-дигидро-4H-пиран-4-он (рис. 12.2), который превышает 3000 ppm в большинстве проанализированных образцов, другими словами, концентрации выше, чем у пара-гидроксибензальдегида и ванильной кислоты.

РИСУНОК 12.2. Химические структуры основных соединений (количественно), обнаруженных в летучей фракции вяленых стручков ванили.

Тем не менее, следует отметить, что методы анализа и измерения этих соединений сильно различаются от одного автора к другому, а также сильно отличаются от стандартизированных методов (ISO 5565-2), что объясняет наблюдаемые различия.

Фактически, общепризнанно, что 95% летучих соединений в выдержанной ванили обнаруживаются при концентрациях менее 10 ppm (Hoffman et al., 2005).

Хотя ванилин является основным компонентом количественно, эта молекула сама по себе не объясняет качества общего аромата ванили. Трудно даже показать корреляцию между содержанием ванилина и сенсорным профилем ванильного экстракта (Gassenmeier et al., 2008). На самом деле, что довольно удивительно, было опубликовано очень мало исследований о вкладе различных ароматических соединений в качество аромата и вкуса вяленой ванили.

С использованием ГХ-ольфактометрии (но без подробного описания используемой методологии), найдено, что пара-крезол, 2-фенилэтанол, гваякол и 4-креозол (рис. 12.3) оказывают значительное влияние на аромат ванили (Dignum et al. 2004). Также с помощью ГХ-ольфактометрии обнаружено 26 ароматически активных соединений в экстракте мексиканской ванили (Perez-Silva et al., 2006); из этих соединений 13 являются производными фенилпропаноидного пути (см. главу 10), некоторые из которых, такие как гваякол, 4-креозол, ацетованиллон и метиловый эфир салициловой кислоты (рис. 12.3), по интенсивности сходны с ванилином, в то время как в экстракте их концентрации в 1000 раз (а иногда и меньше) ниже. Следует отметить, что пара-крезол, метиловый эфир коричной кислоты и анизиловый спирт (рис. 12.3) имеют промежуточную интенсивность, хотя их концентрация составляет всего несколько частей на миллион. В целом, эти соединения отвечают за сладкие, древесные, бальзамические, пряные, ванильные и поджаренные ноты. Некоторые алифатические альдегиды, спирты и кислоты также имеют промежуточную интенсивность, несмотря на концентрации менее 10 ppm.

В исследовании, направленном на сопоставление сенсорного анализа и химического анализа с целью классификации качества экстрактов ванили (Hoffman et al., 2005), идентифицировано 14 соединений, которые были обнаружены почти во всех исследованных экстрактах (всего 55 образцов) и положительно или отрицательно повлияли на аромат и вкус.

Этиловый эфир уксусной кислоты, этиловый эфир гексановой кислоты, этиловый эфир октановой кислоты, этиловый эфир нонановой кислоты и этилгексанол (рис. 12.3) сильно коррелируют с критерием «связанный с возрастом»; 4-гидроксибензил-этиловый эфир, этилванилин и ацетальдегид этилацетат (рис. 12.3) сильно коррелируют с критерием «ромовый/смолистый»; пара-гидроксибензальдегид и ванилин (рис. 12.3) сильно коррелируют с критерием «ванильный». Все эти соединения связаны с положительными критериями, в то время как пара-гидроксибензойная кислота, ванильная кислота, гваякол и нонановая кислота (рис. 12.3) сильно коррелируют с критерием «дымный/фенольный» – другими словами, с отрицательным дескриптором.

РИСУНОК 12.3. Химическая структура некоторых ароматически активных соединений, обнаруженных в вяленых стручках ванили.

Наконец, следует упомянуть менее летучие молекулы, которые, следовательно, влияют на качество вкуса, а не на аромат, и являются предметом недавних публикаций (Gatfield et al., 2006; Schwarz and Hofmann, 2009). Семь молекул (рис. 12.4), включая диванилин, были идентифицированы в вяленой ванили и экстрактах и ​​участвуют в создании ощущения бархатистого вкуса во рту. Диванилин, например, был обнаружен в концентрации около 170 ppm в мадагаскарской ванили (Gatfield et al., 2006). Эти молекулы в основном являются продуктами конденсации двух фенольных соединений.

РИСУНОК 12.4. Химические структуры соединений, участвующих в ощущении бархатистого вкуса во рту, идентифицированные в ванильных стручках.

Как упоминалось в предыдущем разделе, наиболее важные соединения в летучей фракции, как количественно, так и качественно, имеют ароматическое кольцо и являются производными фенилпропаноидного пути. Многие из них также содержатся в зеленых плодах в виде гликозидов – другими словами, связанных гликозидной связью (например, O-гликозидом) с одной или несколькими группами сахаров – и не влияют на обоняние.

Исторически давно подозревали присутствие глюкозилированных предшественников аромата в зеленых стручках ванили. После долгих споров (Lecomte, 1901, 1913; Goris, 1924) было установлено, что «ваниллозид» (глюкованилин) был прямым предшественником ванилина и что три других предшественника также существовали, но в меньших количествах. В разных публикациях описаны попытки их выделения и идентификации (Горис, 1947; Janot, 1954). Это глюкозиды ванилинового спирта («ваниллозид»), протокатехинового альдегида (3,4-дигидроксибензальдегид) и неидентифицированного сложного эфира (рис. 12.5).

Совсем недавно глюкозиды ванилина, пара-гидроксибензальдегида, пара-гидроксибензойной кислоты и ванильной кислоты (рис. 12.5) были идентифицированы в зеленой ванили (V. planifolia, происхождение Коморские острова, Реюньон, Мадагаскар, Индонезия) с использованием современных аналитических методов (Leong et al., 1989a,b; Leong, 1991). Более того, глюкоза, по-видимому, является основным сахаром, поскольку кислотный гидролиз предварительно очищенного экстракта ванильных гликозидов с последующим анализом ацетилирования позволяет получить около 20% глюкозы, 1% маннозы и следы рамнозы (процентное содержание выражено по отношению к исходному сухому веществу).

РИСУНОК 12.5. Химические структуры различных агликонов, обнаруженных в виде глюкозидов в зеленых стручках ванили по данным разных авторов.

В большинстве случаев механизмы реакции, которые приводят к появлению и/или исчезновению других ароматических соединений во время вяления, еще предстоит определить.

Например, альдегиды не обнаруживаются в зеленых стручках ванили (Perez-Silva, 2006), но появляются на поздних стадиях обработки, когда их содержание достигает пика, а затем исчезают, оставаясь лишь следами, обнаруженными в ванили. Некоторые из этих альдегидов могут быть продуктами автоокисления олеиновой кислоты и линолевой кислоты (в больших количествах содержащихся в зеленой ванили).

Напротив, алифатические кислоты, из которых линолевая кислота является основным представителем, содержатся в зеленых стручках, и их концентрация имеет тенденцию к снижению во время обработки. Только уксусная кислота не содержится в зеленых стручках, но после первой термообработки появляется в концентрации около 700 частей на миллион, затем снижается и стабилизируется на уровне около 200 частей на миллион. Образование уксусной кислоты может иметь микробное происхождение (Perez-Silva, 2006).

Алифатические спирты также появляются после термообработки, тогда как сложные эфиры и углеводороды уже присутствуют в зеленых стручках, и их концентрация постепенно снижается во время выдержки.

Как упоминалось ранее, среди соединений фенилпропаноидного пути присутствует определенное количество агликонов, несмотря на (очевидное) отсутствие гидролиза соответствующего глюкозида (как в случае пара-крезола), или они присутствуют в гораздо более высоких пропорциях, чем их концентрация предлагается в глюкозилированной форме (как в случае с ванильной кислотой) или даже присутствуют, когда глюкозилированная форма отсутствует (как в случае гваякола). Фактически, хотя известно, что глюкозилированные формы относительно химически неактивны, агликон, высвобождающийся после гидролиза, может, наоборот, стать субстратом для химических и/или ферментативных реакций и, таким образом, окисляться, восстанавливаться, декарбоксилироваться, метилироваться и т. д. поэтому взаимные превращения одного фенола в другой возможны и даже распространены.

Например, концентрации ванильной кислоты выше ожидаемых можно объяснить окислением ванилина, а ванильная кислота сама может подвергаться декарбоксилированию до гваякола (Perez-Silva, 2006), что также может объяснить отсутствие глюкозида гваякола. Раствор ванилина, выдержанный при 80°C и pH 5 в присутствии кислорода в течение нескольких дней, также обнаруживает присутствие, помимо вышеупомянутых молекул, 2-метоксигидрохинона, в форме хинонов и семихинонов, что может приводить к димерам (Perez-Silva, 2006). Различные молекулы этого типа, включая диванилин, были обнаружены в ванили (рис. 12.4) и считаются положительно влияющими на аромат продукта (Gatfield et al., 2006; Schwarz and Hofmann, 2009). Гарфилд (Gatfield et al., 2006) предполагает, что образование диванилина является результатом действия пероксидазы, форма которой была недавно очищена (Marquez et al., 2008). Такая реакция также может привести к образованию крупных полимеров, которые, по крайней мере, частично ответственны за коричневый цвет ванили.

Эти различные реакции, которые все начинаются с ванилина, частично объясняют значительные потери этого соединения во время вяления (Odoux, 2000; Gatfield et al., 2007), которые уже упоминались в главе 11.

Другие реакции, не имеющие прямого отношения к образованию аромата, также могут объяснить эти потери ванилина, такие как сублимация, совместное испарение с водой (Frenkel and Havkin-Frenkel, 2006) или образование ковалентной связи с лигнином стручков (Gatfield et al. др., 2007).

Таитянская ваниль, выращиваемая во Французской Полинезии с XIX века, была впервые описана как новый вид ванили в 1933 году Дж.В. Муром – Vanilla tahitensis. Эта специфичная форма ванили, найденная на деревьях в долине залива Фаароа (Райатеа, Острова Общества, Французская Полинезия), отличается от всех других культивируемых форм ванили, известных сегодня. От Vanilla planifolia G. Jacks. [син. Vanilla fragrans (Salisbury) Ames] V. tahitensis отличается, в частности, более тонкими стеблями, более узкими листьями, более длинными сегментами околоцветника, губой, которая короче чашелистиков, более длинной колонкой и более короткими стручками. Следовательно, для Дж.В. Мура V. tahitensis была новым видом ванили, эндемиком Французской Полинезии.

Однако, род Vanilla, хотя и амфитропический, но как местный вид в Тихоокеанском регионе присутствует только в Индонезии и Юго-Восточной Азии и, за исключением культивируемых видов, полностью отсутствует на других островах Тихого океана (Florence and Guérin, 1996). Поэтому, его происхождение пришлось искать среди различных растений ванили, которые были завезены во Французскую Полинезию.

Между 1848 и 1898 годами было по крайней мере три интродукции ванили из различных источников (Chevalier, 1946). Первый датируется 1848 годом. Адмирал Хамелин привез на Таити V. planifolia Andrews [syns. Vanilla aromatica Swartz и V. fragrans (Salisbury) Ames] из Манилы на Филиппинах (Costantin and Bois, 1915; Bouriquet, 1954; Florence and Guérin, 1996). Генри в 1924 году отметил, что на Таити проводились кое-какие садоводческие опыты в период с 1847 года по ноябрь 1849 года. Хотя никаких подробностей дано не было, он указал, что растение ванили, привезенное адмиралом Хамелином в 1848 году, действительно цвело и давало стручки. Семена этих стручков и могли быть источником таитянской ванили.

Вторая интродукция ванили произошла в 1850 г. (Costantin and Bois, 1915). Французская Полинезия получила новые растения из Парижа, присланные адмиралом Бонаром. Было много растений V. planifolia из ботанического сада Парижа и V. pompona из Антильи (Florence and Guérin, 1996). Эти два вида до сих пор встречаются во Французской Полинезии. Но в действительности они не культивируются. Погодные условия не всегда позволяют V. planifolia цвести. Кроме того, V. pompona во Французской Полинезии считается исключительно декоративным растением.

Третья интродукция растения ванили была осуществлена майором Пьером в 1874 году, который привез новые растения ванили из Мексики (Costantin and Bois, 1915; Florence and Guérin, 1996). Эти растения были описаны как лучшие виды ванили из Мексики и с Бурбона, с более широкими, толстыми и круглыми листьями, чем у ванили, выращиваемой во Французской Полинезии, которая обладает остроконечными и ланцетными листьями. По этим описаниям можно предположить, что третья интродукция также соответствовала V. planifolia.

На основании морфологических и исторических сравнений было разработано множество гипотез о происхождении таитянской ванили. Согласно Портеру (Portères, 1951), морфология предполагает, что V. tahitensis была клональной популяцией, возникшей в результате расщепления естественных скрещиваний между V. fragrans (Salisbury) Ames (син. V. planifolia Andrews) и V. pompona Schiede, которая, вероятно, уже была гибридом с Vanilla odorata Presl. Портер полагает, что эта первоначальная гибридизация могла произойти во Французской Гвиане или на острове Реюньон между V. fragrans и сложным видом (V. pompona × V. odorata). Однако, по мнению Флоренс и Герена, V. tahitensis не проявляет каких-либо промежуточных признаков, которые должен проявлять гибрид между V. planifolia и V. pompona. Эти авторы считают V. tahitensis синонимом V. planifolia. Они действительно видят в этом расщепление, возникшее в результате небольшого числа интродукций. Сегреганты привнесли некоторые вариации, в результате чего появились черты, указывающие на полинезийскую форму (Florence, J. and M. Guérin, 1996).

В настоящее время происхождение таитянской ванили все еще неизвестною. Тем не менее, среди лиан, встречающихся во Французской Полинезии, существует морфологическое разнообразие. Самыми культивируемыми сортами ванили во Французской Полинезии являются Таити и Хаапапе. Сорт Хаапапе впервые упоминается в 1914 году (Bouriquet, Hibon, 1950). Согласно К. Генри (Henry, 1924), Хаапапе, по-видимому, является инбредом Тиареи, описанного в 1900 году (Costantin and Bois, 1915). О сорте Тиареи сообщалось как о случае гигантизма (Henry, 1924). По сравнению морфологических признаков, цвету и аромату стручков, форма Тиареи не может быть результатом скрещивания таитянской ванили и лианы, происходящей из Мексики. Согласно Бурике и Хибону, сорт Тиареи возник в результате соматической мутации или является спонтанным гибридом V. planifolia и таитянской формы (Bouriquet and Hibon, 1950).

Размножают ваниль в основном стеблевыми черенками. Прорастание семян затруднено, потому что для этого нужен симбиотический гриб: Rhizoctonia. Для цветения требуется примерно 18 месяцев. Однако, эта задержка зависит от размера лианы. Черенки из 20 узлов могут зацвести менее чем через год после посадки.

Цветение вызвано понижением температуры (18–19°C) и более сухой и солнечной погодой в прохладный сезон. В году часто бывает два периода цветения: основной – с июля по сентябрь, второй – с декабря по январь. Концы свисающих стеблей подсыхают и появляются 1–3 соцветия от 10 до 15 цветков. Цветок раскрывается на рассвете и увядает к вечеру. На одном соцветии ежедневно распускаются 1-2 цветка.

Во Французской Полинезии нет насекомых-опылителей, поэтому опыление, или «свадьба», производится вручную рано утром, чтобы пыльца не стала слишком сухой и не перестала прилипать к стигме. Свадьба совершается в соответствии с общей процедурой, разработанной на острове Реюньон Эдмоном Альбиусом (Bouriquet, 1954, см. также главу 17).

Стручки созревают через девять месяцев. До этого зеленая, ваниль начинает желтеть, а затем становится коричневой, начиная с кончика. Это указывает на то, что стручки можно собрать и вялить.

Благодаря сохранению оригинальных сенсорных и физических свойств таитянская ваниль имеет уникальный аромат. Во Французской Полинезии таитянская ваниль в настоящее время считается подлинным источником культурной самобытности, демонстрирующим ноу-хау производителей и обработчиков. Полинезийцы разработали особый процесс обработки, основанный на том, что стручки собирают полностью созревшими и ароматными, с последующим естественным потемнением, способствующим развитию аромата.

Для большинства выращиваемой во всем мире ванили, особенно для V. planifolia, спелость предполагает раскрытие стручков. Чтобы избежать этого явления, грозди стручков собирают до полного созревания; а затем созревание прерывается обработкой при высокой температуре. У стручков таитянской ванили редко появляются расщепившиеся кончики, и их собирают, когда они полностью созрели и обладают полным потенциалом аромата (рис. 13.1). Достигается естественное потемнение, что позволяет полностью преобразовать гликозилированные ароматические соединения в соответствующие агликоны, ответственные за ванильный аромат.

РИСУНОК 13.1. Зрелые стручки таитянского сорта Хаапапе, все еще зеленые или превращающиеся в коричневые.

Оригинальность таитянской ванили обусловлена ​​ее морфологией, текстурой и ароматическим содержанием стручков. Эти характеристики действительно связаны с генотипом. На них также влияют географические районы выращивания. Например, стручки таитянской ванили, выращенные и обработанные во Французской Полинезии, отличаются от стручков, произведенных в других странах. Редкая и высоко ценимая гурманами Франции полинезийская специя, является результатом сочетания факторов: почвы, климата, а также тщательности полинезийцев, выращивающих и обрабатывающих ванильные стручки.

Авторы благодарят доктора С. Силяк-Яковлева (Университет Париж-Сакле) и доктора С.К. Брауна (CNRS, Жиф-сюр-Иветт) за их помощь в цитогенетическом анализе, а также за их интерес и поддержку таитянских исследований генома ванили, а также Дж. Фостера за его бесценные комментарии к рукописи.

Натуральная ваниль – важный ингредиент пищевой промышленности во всем мире. Ваниль, плод лазящей орхидеи Vanilla planifolia, является основным источником промышленного производства ванильного ароматизатора, который состоит из смеси ванилина и многих других ароматизирующих соединений (Perez-Silva et al., 2006). Однако, развитие ванильного аромата в собранных зеленых стручках достигается только после процесса обработки, включающего четыре стадии традиционного метода; то есть убийство, пропаривание, сушку и кондиционирование. Поскольку ваниль требует влажного тропического климата, этап сушки является ключевым элементом для предотвращения развития микроорганизмов, которые могут снизить её качество. Затем процесс вяления, который занимает несколько месяцев, определит качество стручков ванили с точки зрения коммерческих стандартов и стандартов безопасности. За последние 20 лет количество стандартов стремительно выросло из-за глобализации и свободной торговли. Продукт с очень высокой добавленной стоимостью, такой как ваниль, очень зависит как от нормативных, так и от частных стандартов, ради конкурентоспособности на международных рынках. В дополнение к многочисленным техническим регламентам по безопасности пищевых продуктов, защите растений и маркировке, разработанных на национальном и международном уровнях, частный сектор все чаще устанавливает новые стандарты, охватывающие цепочку поставок от фермы до стола. Во время обработки и хранения ванильных стручков, могут происходить микробиологические заражения, разрастаясь или приводя к заражению других продуктов. Поэтому, для выявления опасностей и наиболее эффективных точек контроля их возникновения требуется подход «от фермы к столу». Поскольку специи и пищевые ингредиенты могут быть источником заражения (Scheuer and Gareis, 2002), в этой главе основное внимание уделяется микробиологическим опасностям, связанным с обработкой и хранением ванильных стручков, а также профилактическим мерам по предотвращению этих опасностей.

Микробиологические заражения (в основном плесень и бактерии) ванильных стручков могут возникать во время сбора урожая и на нескольких этапах переборки и обработки. Процесс вяления, помимо включения биохимического процесса появления аромата, важен для борьбы с этими микроорганизмами, что полезно для сохранности готовых стручков.

Вяление ванильных стручков – традиционно хорошо отработанный процесс в основных странах-производителях (Мадагаскар, Мексика, Коморские острова, Реюньон и Таити). Он трудоемок и занимает до шести месяцев, в зависимости от процедур обработки, принятых в разных странах-производителях. В целом, он в основном основан на следующих четырех этапах (Dignum et al., 2001):

Меры контроля направлены на предотвращение, устранение или снижение опасности для пищевых продуктов до допустимого уровня либо путем контроля начальных уровней опасного агента, либо предотвращением повышения или снижением его уровней. Важная роль критической контрольной точки анализа опасностей (ККТАО) заключается в том, чтобы помочь производителю и переработчику пищевых продуктов обеспечить безопасность процессов, посредством определения ключевых или критических мер контроля, которые предотвращают, устраняют или снижают опасности до приемлемых уровней.

Контроль микробиологической опасности вяленых стручков ванили особенно зависит от эффективной сушки и последующего предотвращения заражения и/или роста после обработки. Наиболее эффективной мерой микробиологического контроля при переработке ванильных стручков является сушка продукта таким образом, чтобы a_w была недостаточной для поддержания развития микроорганизмов и, в частности, роста плесени и/или предотвращения выработки микотоксинов токсиногенными видами. a_w – это мера содержания воды, доступной для микроорганизмов. Чтобы предотвратить рост большинства видов плесени, a_w должно быть ≤0,70. Каждая токсикогенная плесень имеет свой собственный минимум для роста и выработки микотоксинов, что выражается в содержании влаги для каждого продукта. Это содержание влаги называется «безопасным» и может быть критическим пределом для меры контроля. Большинство бактерий порчи не могут расти при a_w ≤ 0,91. Однако, было обнаружено, что золотистый стафилококк растет при значении a_w всего 0,84. Поскольку плесневые грибки могут расти в широком диапазоне значений pH, влажности и более широком диапазоне температур, чем бактерии, ванильные стручки более восприимчивы к заражению ими. Критическая контрольная точка может быть установлена ​​в конце процесса сушки, и одним критическим пределом будет содержание воды или a_w стручков, что можно легко контролировать в системе ККТАО.

Плохие гигиенические условия являются основным источником инфицирования стручков на протяжении всего процесса. Поскольку большинство микроорганизмов находится на поверхности стручков, приоритетом является обучение обработчиков. Руки, а также инфицированные перчатки и одеяла могут служить переносчиками микроорганизмов. Как сообщается в литературе, руки работников пищевой промышленности имеют большое значение в передаче инфицирования от человека к человеку, от человека к поверхности или наоборот и от человека к продуктам питания (Guzewich and Ross, 1999). Чтобы свести к минимуму количество насекомых и грибков в складских помещениях, требуются надлежащие процедуры уборки. Заплесневелые стручки следует немедленно выбросить, поскольку они вызывают неприятный запах и приводят к перекрестному заражению между разными партиями ванильных стручков.

С этой точки зрения система ККТАО является широко признанным управлением безопасности пищевых продуктов. Это систематический подход к выявлению, оценке и контролю угроз безопасности пищевым продуктам. Он основан на превентивном подходе от первичного производства до конечного продукта, продаваемого на рынке, а не только на обычных проверках со стороны регулирующих органов. После того, как план ККТАО разработан и внедрен в производство пищевых продуктов, его необходимо поддерживать на постоянной основе. Семь принципов: (1) определение любых опасностей, которые необходимо предотвращать, устранять или снижать до приемлемых уровней; (2) определение критических контрольных точек (ККТ) на этапе (этапах), на котором контроль важен для предотвращения или устранения опасности или снижения её до приемлемого уровня; (3) установление критических пределов на ККТ, которые отделяют приемлемость от неприемлемости для предотвращения, устранения или уменьшения выявленных опасностей; (4) создание и внедрение эффективных процедур мониторинга в ККТ; (5) установление корректирующих действий, когда мониторинг показывает, что ККТ не находится под контролем; (6) установление процедур, которые должны выполняться регулярно, для проверки того, что изложенные меры работают эффективно; и (7) создание документов и записей, соответствующих характеру и размеру продовольственного бизнеса, чтобы продемонстрировать эффективное применение изложенных мер. ККТ, как определено в Продовольственном кодексе, означает точку, в которой потеря контроля может привести к неприемлемому риску для здоровья (FDA, 2009). Эти принципы получили международное признание, и их применение описано кодексом гигиены пищевых продуктов Пищевого Кодекса (CAC, 2003), Национальным консультативным комитетом по микробиологическим критериям для пищевых продуктов (NACMCF, 1992), ISO 22000 (ISO, 2005), Продовольственным кодексом Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA, 2009) и Европейским постановлением № 852/2004 (JO, 2004). С 2006 года этот новый европейский регламент по гигиене пищевых продуктов также применяется к иностранным операторам производящим продукты питания, экспортируемые в Европейский Союз. В новых правилах гигиены особое внимание уделяется следующим принципам:

Стандартные спецификации являются важными критериями, определяющими рыночную стоимость продукта с высокой добавленной стоимостью, пользующегося большим спросом на международном рынке, такого как натуральные стручки ванили. Во время послеуборочной подготовки и обработки ванильных стручков микробиологические опасности могут возникнуть на любой стадии и способны поставить под угрозу стандарты безопасности и качества ванильных стручков. Ключевые общие факторы для сохранности стручков включают (1) зрелость собранных стручков для оптимизации выхода ванилина, обладающего антимикробной активностью против плесени и бактерий, (2) этапы ошпаривания и сушки при вялении для контроля развития микроорганизмов на стручках, (3) гигиенические условия в течение всего послеуборочного процесса для контроля возникновения и передачи заражений между различными партиями стручков, и (4) этап кондиционирования и постобработки при хранении для контроля роста и активности микроорганизмов (производства микотоксинов из плесневых грибов). Чтобы помочь производителям и переработчикам внедрять эти меры контроля в производственной цепочке, необходимо создать систему ККТАО, основанную на надежной надлежащей гигиенической практике (GHP), надлежащей сельскохозяйственной практике (GAP) и надлежащей производственной практике (GMP), для обеспечения интегрированного подхода управления безопасностью продуктов питания. Тем не менее, наиболее важные ограничения для внедрения ККТАО по всей цепочке поставок при производстве ванили могут быть организационными, поскольку в цепочку участников входят фермеры, сборщики, переработчики и экспортеры, которые не обязательно соблюдают вертикальную координацию, которая, как сообщается, более эффективна для этой цели (Hobbs and Kerr, 1992). В этом контексте ККТАО может столкнуться с проблемой мелких операторов с ограниченными ресурсами в развивающихся странах.

Ваниль относится к самым ценным и самым дорогим специям в мире. Она представляет собой важнейший вкусовой ароматизатор, с многомиллионным годовым промышленным производством (Krueger and Krueger, 1983). Мировое производство ванили составляет 2000 метрических тонн в год. Экстракты ванили широко используются в шоколаде и выпечке, но чаще всего в мороженом. Главный ароматизатор экстрактов ванили – ванилин. Промышленный химический синтез ванилина начался более 130 лет назад (Tiemann and Haarmann, 1874). Это один из наиболее широко применимых ароматизирующих компонентов, применяемых в настоящее время в ароматической промышленности. Общее потребление ванилина оценивается в 12 000 метрических тонн в год (Eurofins Newsletter, 2003): около 82% в пищевых добавках, 5% для отдушек и косметики и 13% как фармацевтическое промежуточное соединение. Спрос на ваниль намного превышает естественное предложение. Бенсаид (Eurofins Newsletter, 2003) утверждает, что только 0,33% потребляемого ванилина происходит из ванильных стручков. Натуральный ванилин может быть в 100 раз дороже, чем ванилин синтетического происхождения, а в некоторые годы, в зависимости от урожая, даже больше (Eurofins Food Newsletter, 2007). Эта разница в цене в сочетании с «биотрендом» и спросом на натуральные продукты побудила индустрию ароматизаторов разработать альтернативные источники натурального ванилина, например, основанные на биотрансформации природных соединений.

Следовательно, фальсификация экстрактов ванили является серьезной проблемой на коммерческом рынке для этой категории продуктов. Поэтому, существует множество правительственных постановлений, касающихся подлинности экстрактов ванили, для выявления фальсификаций и предотвращения случаев мошенничества.

Чтобы защитить производителей и потребителей от фальсификации, необходимо иметь мощные аналитические инструменты, позволяющие подтвердить подлинность соответствующих ванильных продуктов. В зависимости от характера предполагаемых мошеннических действий, а также от конкретных категорий затронутых продуктов (ванильные стручки, экстракты ванили, ванильные ароматизаторы или пищевые продукты с ванилью) применяются разные стратегии для обнаружения этих фальсификаций.

Известно множество возможностей того, как можно повлиять на правовой и сенсорный статус ванильного продукта:

В наши дни анализ ВЭЖХ является рутинно применяемым инструментальным методом для анализа вкусовых соединений в ванильных продуктах или их экстрактах. Анализ ВЭЖХ используется для идентификации и количественного определения соответствующих соединений, а также для дальнейшей оценки подлинности или фальсификации. Были опубликованы и другие методы, такие как анализ ГХ (Mosandl and Scharrer, 2001), но они не применялись для контроля качества и проверки подлинности. Была исследована проверка подлинности, основанная на энантиоселективном анализе летучей фракции экстрактов ванили (Mosandl and Hener, 2001). Среди прочего, γ-ноналактон является одним из второстепенных хиральных соединений ванили, и его экстрагировали и разделяли на R- и S-энантиомеры. Низкий энантиомерный избыток R-γ-ноналактона в 45–63% был признан незначительно высоким, чтобы предоставить однозначное доказательство фальсификации рацемическим γ-ноналактоном. Методы ВЭЖХ, разработанные для ванили, являются надежными, быстрыми и хорошо подходят для рутинного анализа. Подготовка образцов для анализа ВЭЖХ выполняется путем экстракции, в случае стручков, или просто разбавлением экстрактов. Было исследовано влияние методов подготовки проб на аналитические результаты (Ehlers et al., 1999). Эти результаты показывают, что соотношения типичных ванильных ингредиентов, таких как ванилин, ванильная кислота, пара-гидроксибензальдегид и пара-гидроксибензойная кислота, могут варьироваться в зависимости не только от сырья, но и от используемого метода подготовки образца.

Были разработаны и опубликованы различные методы ВЭЖХ, которые, наконец, были приняты в качестве официальных методов (Taylor, 1993; ISO, 1999) или даже стали частью пищевого законодательства Франции (Arrêté du juin 11, 1987).

Стационарные фазы представляют собой преимущественно материалы с обращенной фазой, в основном материалы RP-18, но также RP-8 и другие, такие как модифицированный алкилгалогеном силикагель (Taylor, 1993).

Способы, применяющие обращенно-фазовое разделение, обычно работают с подвижными фазами метанол/вода в изократическом режиме или, чаще, с градиентным элюированием при кислых значениях pH и, наконец, с использованием УФ- или ДМД-детекции (диодно-матричный детектор). Количественное определение может быть основано на внутренних стандартах, а также на внешней калибровке, поскольку большинство обнаруженных соединений доступны в виде чистых химикатов. Время работы около 20 минут; однако с помощью специальных колонок с выбранными стационарными фазами время анализа можно сократить до менее 5 минут (Tracy et al., 2008).

Типичные параметры для анализа ВЭЖХ экстрактов ванили приведены в таблице 15.1. Выявленные соединения также опубликованы и описаны в других разделах этой книги (см. главу 12). Типичными соединениями, которые обнаруживаются с помощью этих анализов, являются ванилин, ванильная кислота, пара-гидроксибензальдегид и пара-гидроксибензойная кислота. Эти аналиты рассматриваются как импактные соединения и представляют собой типичный профиль (рис. 15.1). Простая проверка подлинности может быть выполнена на основании наличия нетипичных соединений, таких как этилванилин, а также отсутствия одного или нескольких из этих импактных соединений. Другие второстепенные соединения, обнаруживаемые с помощью ВЭЖХ, такие как анисальдегид, могут служить индикаторами, позволяющими отличить V. planifolia от V. tahitiensis (Ehlers et al., 1994; Oberdieck, 1998).

РИСУНОК 15.1. ВЭЖХ-хроматограмма соединений ванильного экстракта.

Очень продвинутым аналитическим методом аутентификации экстрактов ванили и ванильных ароматизаторов является анализ соотношения стабильных изотопов (АССИ). Он был разработан в 1970-х годах и стал наиболее важным инструментом для проверки подлинности нехиральных соединений. Этот анализ может быть выполнен либо с помощью МССИ, в основном в сочетании с газовым хроматографическим разделением, либо путем количественного ЯМР-измерения естественного содержания на отдельных атомных позициях (Schmidt et al., 2007).

В природе основные биоэлементы, такие как водород, углерод, кислород и азот, встречаются в виде смесей изотопов. Природные содержания стабильных изотопов имеют среднемировые значения. Из-за физических процессов, (био)химических реакций, таких как фотосинтез, географические параметры и климат, их относительное соотношение может варьировать. «Легкие» изотопы (¹H, ¹²C и ¹⁶O) всегда намного преобладают по сравнению с обилием «тяжелых» (²H, ¹³C и ¹⁸O). Продукты, образующиеся в растениях (или животных), и ингредиенты экстрактов или пища, приготовленная из них, имеют характерное соотношение изотопов, которое позволяет соотнести его с процессами фотосинтеза, а также климатическими и географическими условиями.

Соединения с ароматическим кольцом – например, ванилин – обычно синтезируются в растениях посредством пути шикимовой кислоты из эритрозо-4-фосфата и фосфоенолпирувата. Образование продуктов этого пути сопровождается соответствующим истощением ¹³C по сравнению с основными растительными продуктами − углеводами.

Эти углеводы производятся в процессе фотосинтеза растений с использованием CO₂ и воды. Первичный этап катализируется ферментативно, при этом ¹³CO₂ реагирует несколько медленнее, чем ¹²CO₂. Это явление получило название «кинетический изотопный эффект».

Однако, дефицит ¹³C не одинаков для всех растений.

Для растений известны три основных фотосинтетических пути фиксации CO₂: C3, C4 и CAM. Так называемые растения C3 (например, пшеница, ячмень, сахарная свекла и большинство деревьев) используют реакцию рибулозабисфосфат-карбоксилазы, путь Кальвина, в то время как растения C4 (например, сахарный тростник, кукуруза, сорго и просо) используют фосфоенолпируват-карбоксилазную реакцию, путь Хетча-Слэка. CAM-растения, такие как суккуленты, орхидеи (например, V. planifolia) и некоторые тропические травы, обладают метаболизмом крассулацеиновой кислоты. Каждая группа показывает разные значения соотношений ¹³C/¹²C, ²H/¹H и ¹⁸O/¹⁶O для своих метаболитов, что может быть показано с помощью МССИ (например, углеводов, жирных кислот, изопреноидов, аминокислот, фенилпропанов и т. д.). Анализируя эти соотношения, можно различать соединения, продуцируемые растениями в ходе биохимических процессов, и соединения, продуцируемые путем синтеза.

Изменения в соотношении изотопов, вызванные этими эффектами, очень малы. Потому их не указывают в атомной шкале. Эти минимальные изменения сравниваются со значениями международных стандартов и выражаются в промилле (‰), как отклонение от стандартного, так называемого, дельта-значения (Schmidt, 2003):

В настоящее время проверка обогащенных частей легче анализируется с помощью количественных измерений ЯМР содержания ²H или ¹³C в различных положениях молекулы. Этот метод получил название сайт-специфическая спектроскопия фракционирования природных изотопов ядерно-магнитным резонансом (СФНИ-ЯМР) и основан на том факте, что распределение ²H или ¹³C в разных участках молекулы не является статистическим и зависит от происхождения конкретного соединения.

Спектроскопия СФНИ-²H-ЯМР – мощный инструмент, позволяющий глубже понять биохимические механизмы путем определения содержания изотопов в определенных участках молекулы. В этом отношении МССИ, которая обычно требует сжигания пробы перед анализом, не подходит для измерения «внутримолекулярного» распределения изотопов. Фундаментальные исследования показали, что дейтерий далеко не случайно распределен в органических молекулах (Мартин и Мартин, 1981). Следовательно, необходимо определить отношения D/H в различных положениях молекулы.

Относительная чувствительность ЯМР для ¹³C теоретически примерно в 100 раз выше, чем для дейтерия. Но из-за того, что кинетические изотопные эффекты для углерода намного меньше, чем для дейтерия, и из-за более короткого времени релаксации для дейтерия, количественный ²H-ЯМР стал лучшим инструментом для контроля подлинности в области ароматов.

Первое применение этого метода к молекуле ванилина появилось в 1983 г. (Toulemonde et al., 1983). Теперь СФНИ-²H-ЯМР принят в качестве официального метода AOAC (№ 2006.05) для аутентификации ванилина. СФНИ-²H-ЯМР в сочетании с ¹³C-МССИ также позволяет характеризовать биотехнологический ванилин, полученный из феруловой кислоты, эвгенола/изоэвгенола или куркумина.

В молекуле ванилина шесть монодейтерированных изотопомеров. В ²H-ЯМР-спектрах трех различных качеств ванилина на рисунке 15.2 можно увидеть пять сигналов, два дейтерия в орто-положении попадают в один сигнал. Таблица 15.4 показывает, что ванилин, синтезированный из гваякола (2-метоксифенола) путем введения альдегидной группы, четко отделен от других вариантов высокой степенью обогащения дейтерием по карбонильной функции. Ванилин из лигнина демонстрирует истощение дейтерия во всех положениях по сравнению с натуральным ванилином, полученным из стручков ванили. Экспериментальные значения для гидроксильной группы не включены в таблицу 15.4, так как они могут быть легко искажены процессами обмена H/D.

РИСУНОК 15.2. ²H-ЯМР-спектры ванилина из ванильных стручков, синтетического происхождения (из лигнина, из гваякола) и ванилина биотехнологического происхождения из феруловой кислоты.

^a Remaud et al., 1997.

^b John and Jamin, 2004.

Аналитическое определение типичных ингредиентов ванили (экстракта) с помощью ВЭЖХ и расчет их соотношений можно рассматривать как предварительную проверку для оценки подлинности ванили. ВЭЖХ – мощный инструмент для подтверждения подлинности ванильных продуктов. Тем более, что с онлайн-методом обеспечения связи ГХ с ВЭЖХ, эти измерения стали доступны без громоздких шагов по изоляции. Многоэлементный анализ с наборами данных значений δ¹³C-, δ²H- и δ¹⁸O должен позволить выявлять случаи мошенничества.

Когда можно выделить достаточное количество ванилина, количественные измерения ²H- и ¹³C-ЯМР особенно эффективны для определения различного происхождения ванилина.

Племена, живущие в северных регионах естественного ареала ванили, были первыми, кто включил ваниль в свою жизнь, возможно, еще за 2000–2500 лет до испанского завоевания Мексики в 1520 году. От Центральной Мексики до Коста-Рики существовала страсть к острым ароматическим приправам. Ваниль имела сакральную и религиозную коннотацию, как кукуруза и какао. Это были дары богов, и к ним относились с почтением. Кукуруза обеспечивала питание, какао было церемониальным напитком, а ваниль – душистым ладаном. Стручки ванили измельчали ​​и смешивали с копалом (высушенной смолой копалового дерева с приятным сосновым запахом), как благовония для для своих храмов. Коренные народы были хорошо осведомлены о лекарственном использовании трав и вполне могли использовать молотые стручки ванили при заболеваниях легких и желудка, также как использовали жидкость из стручков ванили в качестве припарок для удаления яда насекомых и инфекций из ран. Их навыки врачевания намного превосходили навыки европейцев, ко времени их прибытия в Мексику в шестнадцатом веке. Ваниль, привезенная в Испанию в начале XVI века, ценилась как товар, а у племенных народов Америки почтительно рассматривалась как священное лекарственное растение.

В доклассический период, примерно в 1500 г. до н.э., обширные торговые пути, развитые по всей Мезоамерике, и обмен товарами между группами, живущими в различных климатических и высотных условиях, привели к культурному обмену, включая обмен важными открытиями и духовными верованиями. Вероятно, это было время, когда ваниль начала использоваться и продаваться среди прибрежных племен.

По мере того, как кочевой образ жизни, связанный с охотой и собирательством, постепенно заменялся аграрным и оседлым существованием, население росло, и производство соответствующих продуктов питания становилось все более важным. Больше внимания уделялось богам природы, таким как Тлалок и Шипе Тольтек, поскольку считалось, что они управляют дождем, солнцем, ветрами и урожаем. Угодность богам означала обильные запасы пищи.

Именно в этот период времени возникли ольмеки, «материнская культура» Мексики. Они жили во влажных лесах и открытых саваннах вдоль побережья Мексиканского залива на юге Веракрус и Табаско. Помимо того, что они были искусными художниками и имели развитую торговлю, ольмеки внесли огромный вклад в развитие того, что стало основой мезоамериканской диеты – кукурузы.

Ольмеки разработали технику, которая непреднамеренно изменила питательную ценность кукурузы, которая до того не имела особого значения, а впоследствии буквально подпитывала рост и развитие всей Мексики. Вместо того, чтобы варить початки кукурузы до мягкости или молоть зерно в муку, кукурузу готовили с белой известью или древесной золой, а затем оставляли на ночь в кулинарной жидкости. Прозрачная оболочка (околоплодник) приготовленных початков теперь легко соскальзывает, что значительно упрощает растирание зерен в мягкое тесто (известное как никстамалле на науатле и маса на испанском языке). Этот простой сдвиг в готовке, превратил кукурузу, из зерна с низким содержанием белка, в высокобелковую пищу, создав мексиканский хлеб насущный.

Вполне вероятно, что ольмеки были первыми, кто также окультурил какао и, с окультуриванием какао, в какой-то момент этой ранней истории, последовало использование ванили в качестве ароматизатора. Еще они создали атоле, слабо ферментированный напиток из кукурузы, который иногда приправляли ванилью.

Со временем культуру ольмеков затмили майя – блестящие художники, архитекторы и ученые, породившие ренессанс в доиспанской мексиканской культуре. Кроме того они добились больших успехов в кулинарии, в том числе, усовершенствовали приготовление какао и создали напиток, чоколатль, который позже стал популярным среди ацтеков во времена Конкисты. И именно во времена майя ваниль, скорее всего, была представлена ​​как один из ароматизаторов для чоколатля.

Однако, не всегда в этом любимом напитке использовалась ваниль. Существует как минимум 12 различных вариантов аромата чоколатля, в зависимости от мероприятия и того, что было под рукой. Это мало чем отличается от наших вкусовых вариантов для кофе, молочных коктейлей и газированной воды с сиропом. Хотя тотонаки – народ, появившийся несколько позже в истории Мезоамерики, возможно, были первыми, кто окультурил ваниль. Их предшественники, безусловно, наслаждались дикорастущими лесными плодами.

Согласно тотонакской легенде и распространенному мнению, тотонаки были первыми людьми, опознавшими и окультурившими ваниль. Письменная история бросает вызов этому убеждению. Тотонаки, пришедшие из Центральной долины Мексики, вероятно, ничего не знали о ванили, пока не прибыли на побережье Мексиканского залива. Однако, в настоящее время есть веские доказательства того, что существовали также тотонаки, живущие на на побережье, и что в какой-то момент истории Мезоамерики эти группы сошлись. Что известно наверняка, так это то, что ваниль занимала центральное место в жизни тотонаков на протяжении по крайней мере сотен лет, и она настолько связана их историей и знаниями, что принадлежит им в культурном отношении (см. приложение).

Майя называли ваниль Зизбич, зоке-пополоки – Тих Мойя, тотонаки – Ксанат, а, намного позже, ацтеки назвали её Тлилшочитль. Интересно, что ксанат (произносится как чанат) является общим термином для цветов на языке тотонаков, что любопытно, учитывая статус ванили в их культуре. Её также иногда называют каксиксанат (катч-е-чанат), что означает «скрытый цветок», так как эти орхидеи эффектно не выглядят и не выделяются в лесу, а живут только в течение дня.

Раньше ваниль собирали, когда она полностью созрела и раскрылась, наполняя воздух своим характерным ароматом. Вместо 100–200 стручков, типичных для растений, опыляемых вручную, было восемь или девять, случайно опыленных лесными насекомыми. Конечно, при таком соблазнительным аромате понятно, почему обитатели прибрежных и низкогорных лесов будут привлечены к её семенным коробочкам и поэкспериментируют со способами наполнить свою жизнь их манящим ароматом. Если какао было пищей богов, то ваниль определенно была нектаром, который её сопровождал!

Существует несколько упоминаний о ванили в Новой Испании 1500-х годов. Ацтекский травник был составлен ​​на науатле и записан на латыни в 1552 году Мартином де ла Крузом и Хуаном Бадиано. Рукопись под названием Libellus de Medicinalibus Indorum Herbis была окончательно переведена на английский язык и опубликована в 1939 году (Ацтекские травы: классический кодекс 1552 года, Уильям Гейтс). Это самый ранний известный документ, в котором конкретно упоминается ваниль. В книге рассказывается, что ацтеки размалывали цветы с другими ароматическими веществами и носили их на шее в качестве лечебных талисманов или амулетов. Вполне вероятно, что подобные амулеты были впервые созданы племенами побережья Мексиканского залива, которые собирали ваниль. С другой стороны, ваниль была превращена в лекарство от сифилиса. Поскольку мы знаем, что цветы ванили живут только в течение дня, они могли сначала высушиваться, а затем доставляться торговцами почтеками в долину Мексики, хотя есть любопытные пометки о том, что Монтесума выращивал ваниль в своем обширном ботаническом саду. Книга также содержит первую известную иллюстрацию растения ванили.

Ацтеки были талантливыми травниками, как и большинство мезоамериканских народов. Независимо от того, определили ли они целебные свойства ванили самостоятельно или узнали о ней от торговцев почтеков, редкая и ценная ваниль имела важное значение и как лекарство, и как афродизиак в их культуре.

В 1529 году францисканец – брат Бернардино де Саагун прибыл из Испании с заданием – обратить ацтеков в христианство. Просвещенный монах сначала выучил науатль, «родной язык» ацтеков, затем научил молодых людей из числа коренного населения писать свою историю на наутле, используя испанское правописание. В течение следующих трех десятилетий они коллективно записывали все аспекты ацтекской культуры. 12-томная история, написанная как на науатле, так и на испанском, была отправлена ​​в Испанию, но католическая церковь сочла её еретической, и большая часть работы не публиковалась до 1829 года. Однако, ацтекские материалы в конечном итоге попали в Лаврентийскую библиотеку во Флоренции, где она стала известна среди ученых как Флорентийский кодекс.

Брат Бернардино Саагун упомянул о широком распространении среди колонизаторов горячего шоколада. Он писал: «Он ароматный, благоухающий, драгоценный, приятный и лекарственный. Он поджаривается и смешивается в какао. Я добавляю в какао ваниль и пью как ваниль». (Это были его слова – неясно, что он имел в виду, говоря «пить, как ваниль».)

Какао и ваниль можно было купить на рынке в Новой Испании, но только самые богатые люди и духовенство Новой Испании могли позволить себе их употребление.

По словам брата Саагуна, шоколад, смешанный с ванилью и двумя другими ароматическими травами, был средством от кашля и кровохарканья. На основе комментариев Саагуна исследователи до сих пор задаются вопросом, использовалась ли ваниль для лечения заболеваний легких, таких как туберкулез, от которых коренные народы страдали с доисторических времен. Недавние медицинские открытия показали, что еще одна страшная болезнь, которая вызвала тяжелое поражение легких, также могла быть тем, что брат Саагун назвал в своих заметках коколизтли (чума на науатль), одним из самых смертоносных бедствий в истории. Доктор Франсиско Эрнандес был отправлен в Новую Испанию королем Филиппом II в 1570 году для изучения естественной истории колонии, лекарственных трав и других местных методов лечения, а также для составления антропологической истории страны. Он провел семь лет в долине Мексики, выучил науатль, изучал местную медицину и написал свои наблюдения на латыни, создав Естественную историю Новой Испании (Rerum Medicarum Novae Hispaniae Thesaurus) – сборник из шести томов, описывающий более 3000 растений. К книгам прилагались 10 томов иллюстраций мексиканских художников.

В своих трудах Эрнандес называл ваниль её науатльским названием Тлилшочитль, что означает – черный стручок. Однако, он ошибочно перевел это слово как «черный цветок», что привело к столетиям путаницы по поводу все более популярной ванили. Он также классифицировал ваниль как Araco aromatico. Эрнандес писал о лечебных свойствах ванили, о которых узнал от местных врачей: «Отвар стручков ванили, пропитанных водой, заставляет мочу превосходно оттекать; смешанные с мекаксучитлем, ванильные стручки вызывают выкидыш; согревают и укрепляют живот; уменьшают метеоризм; смешивают гуморы и смягчают их; придают сил и бодрости уму; лечат женские болезни; и говорят, что они хороши против холодных ядов и укусов ядовитых животных».

Сама по себе ваниль озвучена как чудодейственное средство, но Франсиско Эрнандес также говорит о трех ароматизаторах, которые «возбуждают любовный аппетит», – о Виагре шестнадцатого века. Ваниль, какао и макаксочитль (растение, родственное черному перцу и известное теперь как акуйо – Piper auritum) были тремя главными претендентами, которые добьются успеха. Фактически, столетия спустя репутация ванили как афродизиака все еще сохраняется.

До конца 1600-х годов ваниль росла только в лесу. Через некоторое время её окультурили, срезав лианы и посадив их ближе друг к другу, чтобы облегчить сбор урожая. Выращивание ванили также облегчило насекомым-опылителям доступ к цветам, и урожайность значительно улучшилась.

Только в 1875 году некоторые французы, жившие на побережье Веракрус, привезли из Франции технику искусственного опыления ванили. Первоначально они хранили эту информацию между собой и переработчиками ванили, но тотонаки обвинили их в краже стручков из-за больших урожаев, поэтому тотонаков тоже обучили этой технике. Это нововведение, конечно же, полностью изменило мексиканскую промышленность, и производители тотонаков стали богаче, хотя и никогда не такими богатыми, как евро-мексиканцы, которые покупали зеленые стручки и продавали готовую ваниль в Европу и Америку.

Ниже рассказывается о традициях, использовании и духовной ценности ванили в культуре тотонаков.

Тотонаки выращивают собственную ваниль в тех же условиях, как она росла в естественном лесу. Их методы и ритуалы оставались практически неизменными до 1970-х годов. Сегодня фермеры-тотонаки продолжают выращивать ваниль аналогичным образом, но большинство ритуалов, связанных с этим циклом, больше не практикуется.

Перед тем, как начать какие-либо работы, с Кивигило – «лесным стариком», советовались и просили разрешения на расчистку земли. Также попросили, чтобы на плантацию ванили не заползали ядовитые змеи.

Принято было при посадке давать Кивигило обещание обеспечить хороший урожай. Готовилась ритуальная еда из огненного моле с индейкой, которую приносили земле в качестве подношения за плодородие и для того, чтобы ваниль процветала. Маленькие тортильи готовили в количестве две, четыре, пять, восемь, десять и двенадцать, чтобы использовать их в качестве ритуальной пищи для богов. Это были традиционные числа, которые были синкретизированы с католицизмом для обозначения 12 апостолов.

В традиционном доме тотонаков было два алтаря. Главный алтарь, который большинство людей видели при входе в дом, был католическим алтарем. Он был – и до сих пор – украшен витыми орнаментами из пальм, изображениями святых, иконами, цветами и свечами. На видном месте выкладывали еду и питье.

Традиционный алтарь тотонаков находился под главным алтарем и посвящался Кивигило. Обычно его прятали за небольшими декоративными экранами из резной бумаги (папель пикадо). Алтарь был покрыт тканями, украшенными ритуальным орнаментом. Идолы и фигурки из камня или металла – подлинные археологические находки, найденные тотонаками в сельской местности во время работы на полях – украшали алтарь. Эти идолы передавались от отцов к сыновьям из поколения в поколение. Подношения состояли из местных растений и плодов, минералов, костей, шкур животных, птичьих перьев, кукурузы и семян, земли и воды. На алтарь также клали сигары, сделанные из местного табака. В католических церквях в сельской местности по всему Тотонакапану до сих пор часто можно увидеть святых-покровителей города, одетых в традиционные тотонакские платья, с небольшими подношениями воды, рефино (самогона из сахарного тростника) и кукурузных початков у ног святых. Такие дары в начале посевного сезона, должны гарантировать хороший урожай.

Затем, земля вырубалась и выжигалась, чтобы расчистить лесной подлесок. Подлеску разрешали остаться, поскольку он обеспечивал необходимое затенение ванили. Быстрорастущие кусты, которые было легко размножить, сажались в качестве опекунов для ванили; традиционные кусты и небольшие деревья включали рамон, лаурел, чаку, капулин, пата-де-вака, баллетиллу (качуапакстле), кохон-де-гато и пичоко. Эти кусты выбраны из-за своих мелких листьев и круглогодичной листвы, позволяющих сохранить баланс солнца и тени. Здоровые ванильные лианы (esquejes) длиной 2–3 м нарезались в лесу и высаживались индивидуально или рядами по две рядом с опекунами.

Для тотонаков каждая из многих разновидностей ванили, произрастающих в этом регионе, имела религиозное значение. Vanilla pompona, называемая Vainilla bastarda, считалась «Королевой ванили» и всегда сажалась в ключевой точке плантации. Поскольку V. pompona крупнее и выносливее, чем V. planifolia, считалось, что она защитит другие растения, и если плохое самочувствие или вред семье будут причинены болезнью или проклятиями, то сначала они затронут V. pompona и будут поглощены, оставив семью в безопасности.

V. planifolia была известна как Vainilla mestiza. Vainilla rayada, также известная как Vainilla rayo или Vainilla de taro (бамбуковая ваниль), имеет полосатый лист и аромат, аналогичный planifolia. Именно ваниль всегда была посвящена важнейшему культу плодородия. Были также Vainilla de puerco (свиная ваниль), Vainilla de mono (обезьянья ваниль), Vainilla oreja de burro (ваниль ослиных ушей), Vainilla de monte alto (ваниль высокого леса) и другие, каждая со своей особой историей, большинство из которых, к сожалению, никогда не записывались и, вероятно, потеряны навсегда.

Площадь традиционных насаждений составляла от 10 до 30 га. Компост из опавших листьев и прочих лесных остатков вносили под растения в феврале, августе и декабре.

Первые соцветия на традиционной плантации появляются через три-четыре года. 18 марта проходила Fiesta de Fecundacion – праздник плодородия. Цветение начинается в это время и продолжается до начала мая. Во время опыления вводились ограничения в питании. Говядина и рыба, как и некоторые другие продукты, были запрещены, чтобы не лишиться цветения. В период опыления также воздерживались от секса.

Когда было открыто искусственное опыление, его всегда называли «ванильной свадьбой». Поскольку опыление производилось вручную с помощью небольшой палочки, когда пыльца перемещалась с мужского пыльника и оседала на женском рыльце, это было похоже на половой акт. Поскольку для развития ванили требовалось от восьми до девяти месяцев, то весь цикл мало чем отличался от цикла размножения человека. По этой причине ваниль в тотонакском видении мира воспринималась как божественно связанная с человечеством.

Согласно поверьям и практике тотонаков, ванильные орхидеи имеют как мужские, так и женские растения. Самцы производят много цветов, но стручки не завязываются и быстро опадают. Поскольку растения по сути выглядят одинаково, если растения не плодоносили в течение четырех лет, их убирали с плантации – такая практика продолжается и сегодня. Недавно было показано, что хромосомное изменение (триплоидия) является причиной стерильности некоторых лиан из-за нежизнеспособной пыльцы.

Палочка, используемая для опыления, была – и остается – тщательно подготовленной. Некоторые фермеры считали, что тип древесины не имеет значения, но другие верили, что сердцевина чака – единственная древесина, которую можно использовать. Кончик строгали ножом или мачете, пока он не становился тонким, похожим на долото. Растения, расположенные высоко и вне досягаемости, обязательно опылялись, поскольку имели меньше шансов быть украденными. Чтобы добраться до цветов, применялись веревки или лестницы. Для опыления иногда использовалась V. pompona. Цветок срезали и относили к культивируемой лиане; процесс опыления был таким же, за исключением того, что цветка было два, а не один. Стручки от этого кросса были больше и тяжелее, но невысокого качества. Через день или два после опыления цветы проверяли, чтобы убедиться, что стручки завязались. В противном случае опыляли дополнительные цветы для обеспечения максимального урожая.

После опыления ванили, мало что требуется делать с растениями до сбора урожая. Это давало время для ухода за семейной милпа (выращиваемыми культурами), охоты и других необходимых дел. И это было время волнения, особенно если дожди не вернулись вовремя. В Папантле всегда были очень непостоянные дожди, и, следовательно, большое беспокойство по поводу их циклов. Поскольку почва тонкая и большая часть земли находится на большом известняковом шельфе, сильные ливни быстро поглощаются землей. Если дождь не вернется к маю, это может иметь катастрофические последствия как для ванили, так и для прочих культур. Поэтому молитвы и подношения за дождь совершались постоянно.

Изначально стручки собирали, когда они созрели и начали сохнуть. Позже, по мере совершенствования технологий и установления стандартов, их стали собирать, когда они становились почти спелыми. Лучшие стручки – с наибольшим количеством масла – собирали в конце января – начале февраля. Большую часть ванили привозили в casas de beneficio и продавали зеленой. В зависимости от того, где жили семьи, иногда было проще оставить стручки на ранчо и сушить их там. В домашних условиях также сушили падалицу и рано созревшую ваниль. Эти стручки не считались обладающими премиальным качеством. Некоторые из тотонаков стали бенефициадорами (beneficiadores), покупали стручки у своих соседей, а затем обрабатывали их, используя те же методы, что европейцы и метисы. Это было особенно распространено в пуэбло, спрятанных в горах, которые были труднодоступны для Папантлы, хотя некоторые из бенефициадоров объезжали ранчо в Папантле, закупая ваниль.

На начальных этапах коммерческого производства счет ванили велся на тысячи. Позже она продавалась зелёной, партиями по 100 стручков. Затем – на вес, пучками по 3–5 фунтов каждый; 100 зеленых стручков считались около 5 фунтов. Сейчас её продают килограммами, как зеленые стручков, так и сухие.

Папантла была известна как Качикин, или «город». Поездки в Качикин планировались для доставки стручков или на праздники и святые дни, и сочетались с закупкой припасов, которых нельзя было найти за пределами города. Ослы или мулы были основным способом перевозки товаров. Когда ваниль была наконец готова к отправке из Папантлы, её грузили в жестяные коробки, а затем в большие кедровые ящики. Ящики несли мулы либо через холмы в Теколутла, где их сплавляли на плоскодонных лодках, называемых халанами, либо их везли на мулах обратно в горы к железнодорожной станции в Тезуитлан, откуда ваниль отправлялась в порт Веракрус. Большая часть ванили шла в Соединенные Штаты, но до начала двадцатого века она также попадала в Европу.

Удачный урожай и распродажа всегда отмечались местными праздниками. Успешная доставка денег домой была столь же важна, как и продажа. Грабежи, нападения и убийства всегда были проблемой, неразрывно связанной с производством ванили, точно так же, как «привязка к фирменному магазину» – проблема для мелких фермеров во всем мире. Многие из бенефициадоров имели запасы и, по сути, держали тотонаков в рабстве. Они не сообщали тотонакам цену продажи их ванили, а вместо этого выдавали кредиты, которые редко покрывали стоимость поставок. Эти две проблемы всегда были в центре внимания производителей. Однако, поскольку большинство тотонаков не говорило свободно по-испански, и даже те, кто говорил, обычно были неграмотны, то они не имели доступа к текущим ценам на ваниль, и потому были вынуждены соглашаться с оплатой или не продавать вообще. Поскольку ваниль, пока доходила до бенефициадоров в Папантле, зачастую передавалась через несколько рук, то разница в цене между тем, что получал фермер, и тем, за что ваниль в конечном итоге продавалась, была значительной.

Семьи, которые сушили свою ваниль или работали в casas de beneficio, использовали ванильное масло, которое стекало на первых этапах обработки и сушки, для втирания в кожу или для блеска волос. Ваниль также использовалась как освежитель воздуха и парфюм для одежды. Сушеные стручки заправляли в ленты вместе с цветами и перьями. Агуардиенте со вкусом ванили всегда готовили к крещениям, свадьбам и другим важным семейным событиям – традиция, которая сохраняется и соблюдается сегодня, даже когда другие ритуалы ускользнули.

Соавторы хотели бы отметить важный вклад Росио Агилеры Мадеро в подготовку этой главы посредством личного общения, в частности, о выращивании тотонаками ванили, а также посредством информации, опубликованной в информационном бюллетене La Voz del Vainillero, Union Agricola Regional de Productores de Vainilla, Papantla, Mexico.

Это легенда тотонаков о происхождении ванили в Мезоамерике. Время появления этой легенды неизвестно.

В древние времена Земля Доброй и Сияющей Луны была королевством Тотонакапан, которым управляли тотонаки. За усеянными пальмами песками, зелеными долинами, мерцающими холмами и горами в том месте, которое сейчас известно как Веракрус, наблюдали из нескольких мест. Одним из них была Папантла, место обитания папанских птиц. Другим был Эль Тажин (молния), древний город, построенный в честь божества Хуракана/Тлалока – бога бурь. Именно здесь, в этом густом тропическом лесу, впервые начали выращивать и готовить ваниль. Именно здесь аромат ванили был настолько изысканным, что Папантла позже стала известна как Город, дарящий миру благоухание.

Однако, было время, до правления Теницли III, когда не было ванили. В этом городе, известном своими художниками и скульпторами, Теницли и его жена были благословлены дочерью настолько красивой, что они не могли вынести мысли, выдать её замуж за смертного. Они посвятили её жизнь культу богини урожая и пропитания Тоноакайохуа, могущественной богини, влияющей на жизнь и выживание всего народа. Их дочь, принцесса Цакопонциза (Утренняя звезда), проводила свое время в храме, принося в жертву богине еду и цветы.

Именно во время её путешествия из леса с цветами для храма, молодой принц Зкатан-Оксга (Молодой Олень) впервые увидел Утреннюю Звезду и сразу же попал под её чары. Он знал, что даже позволяя своему взгляду на мгновение задержаться на ней, глядя на её невинную красоту, рискует оказаться обезглавленным, но был одержим тем, чтобы она стала его женой и соправительницей. Любовь в его сердце к Утренней звезде перевешивала опасность быть схваченным и убитым. Каждое утро, перед тем как Утренняя Звезда уходила в лес в поисках цветов и голубей для жертвы богине, Молодой Олень прятался в подлеске и ждал прибытия прекрасной принцессы.

Однажды утром, когда низкие плотные облака цеплялись за холмы после дождя, Молодой Олень был настолько охвачен желанием, что решил похитить Утреннюю Звезду и бежать с ней в горы. Когда она прошла рядом, он выскочил из кустов, схватил её за руку и побежал вместе с ней вглубь леса. Хотя Утренняя Звезда была поражена внезапным появлением Молодого Оленя и его пылкой страстью, но она попала под чары их несчастливой судьбы и охотно последовала за ними.

Как только они достигли первых гор, из пещеры появилось ужасное чудовище и, извергнув огонь, заставило юных влюбленных отступить к дороге. Когда они это сделали, появились жрецы Тонакайохуа и преградили им путь. Прежде чем Молодой Олень успел произнести хоть слово, священники сразили его и обезглавили. Вскоре и Утреннюю Звезду постигла та же ужасная участь. Их сердца, которые все еще бились, вырезали из тел, отнесли в храм и положили на каменный алтарь, в качестве подношения богине. А сами тела были сброшены в глубокую пропасть.

Вскоре после этого, на том самом месте, где они были убиты, трава, на которую пролилась их кровь, начала сохнуть и сморщиваться, как будто их смерть была предзнаменованием перемен. Несколько месяцев спустя, настолько быстро вырос и покрылся густой листвой куст, что за несколько дней поднялся на несколько футов. А из земли появилась изумрудно-зеленая лиана. Её усики переплелись со стволом и ветвями куста куста, одновременно нежно и крепко, как в объятиях. Усики были хрупкими и элегантными, листья полными и чувственными. Все с изумлением наблюдали, как однажды утром по всей лиане расцвели нежные желто-зеленые орхидеи, похожие на отдыхающую молодую влюбленную женщину, мечтающую о своем возлюбленном. По мере того, как орхидеи умирали, развивались тонкие зеленые стручки, и, со временем, они испускали аромат более великолепный, чем лучшие благовония, предложенные богине.

Именно тогда священники и приверженцы Тонакайохуа осознали, что кровь Молодого Оленя и Утренней Звезды превратилась в крепкий куст и нежную орхидею. Орхидея и лиана были обозначены как священный дар богине и с тех пор являются божественным подношением тотонаков своему божеству и миру.

Ваниль пришла на остров Бурбон, ныне известный как остров Реюньон, на заре девятнадцатого века, из Центральной Америки, с другой стороны планеты. Гений 12-летнего чернокожего раба превратил бесплодную орхидею в стручковый источник богатства. Трудолюбие реюньонцев (жителей Реюньона) раскрыло всё лучшее из её аромата. К концу века её приняли новые края – прилегающие острова Индийского океана. Международное признание было получено благодаря присвоенной в 1964 году марке качества «Бурбонская ваниль».

Когда, в начале девятнадцатого века, ваниль была завезена на остров Реюньон, ранее называвшийся островом Бурбон, она прошла долгий путь с другой стороны планеты и имела богатую историю (Lucas, 1990).

Однако, главное произошло после её акклиматизации на Реюньоне, которая способствовала коммерческому успеху. Реюньонцы превратили эту экзотическую орхидею в прибыльный товар, прежде чем экспортировать её по всему миру.

Благодаря своим техническим ноу-хау, изобретательности и природному гению, реюньонцы стали архитекторами сказочных приключений ванили. Сага, которая началась на острове Реюньон и в других регионах, куда была завезена орхидея, привела к многочисленным состояниям, но также к неизбежным спорам и трагедиям.

Первоначально орхидея была туземным растением, которое дико росло в мексиканских лесах и на отдаленных просторах Центральной Америки. Она была более известна у ацтеков как тлилшочитль (что на языке науатль означает «черный цветок»). Биографы отслеживают её с книги Бернардино де Саагуна Всеобщая история Новой Испании (Sohagun, 1801).

Книга является важной вехой не только потому, что это самая старая из известных справок о тлилшочитле, но и потому, что она дает ценную информацию о том, как её использовали ацтеки.

Саагун, испанский монах, высадился в Мексике через восемь лет после её завоевания испанцами. Он рассказывал, что «после каждого приема пищи подавались какао-напитки с тонким вкусом, например, приготовленные из стручков, и которые были очень вкусными; один из меда, а другой из нежного тлилшочитля».

Говорят, что император Монтесума предложил эту драгоценную смесь прославленному Кортесу. История не показывает, был ли Кортес завоеван напитком из какао, приправленным тлилшочитлом, но мы знаем, что произошло потом. Множество золота и драгоценных растений было отправлено в Европу, и среди них был тлилшочитль.

Испанцы попали под очарование её аромата и назвали орхидею ванилью – в переводе стручочек, уменьшительная форма слова vaina, которое означает стручок, несомненно, из-за формы плода.

Помимо Испании, другие европейские страны открыли для себя ваниль, и её коммерциализация началась во Франции, где в 1692 году она продавалась исключительно через королевскую монополию. Распространенная и, в значительной степени, натурализованная, ваниль в восемнадцатом веке была предметом многих исследований (Lucas, 1990).

Спустя столетие это, уже популярное растение, было завезено на Реюньон. Гористый остров площадью 2500 квадратных километров, расположенный в 800 км к востоку от Мадагаскара в центре Индийского океана, не был населён до июля 1665 года, когда сюда прибыли французские поселенцы.

Их прислала Французская Ост-Индская компания, основанная в 1664 году Кольбером. Во время французского колониального периода, рабство в значительной степени способствовало развитию сельского хозяйства. Эмансипация произошла в 1848 году, когда освобожденные рабы, в основном африканского и малагасийского происхождения, были заменены на полях индийскими наемными работниками (Lucas and Serviable, 2008).

Интродукция ванили соответствует давней традиции акклиматизации, проводимой учеными, администраторами, военно-морскими офицерами или непрофессионалами. Они стремились обогатить растительное наследие, тем самым способствуя экономическому развитию Реюньона. Ей мы обязаны местному военно-морскому офицеру, который первым завез на остров растения ванили.

26 июня 1819 года командор Филибер (рис. 17.1), командующий военно-морской эскадрой, останавливается на своей родине после возвращения из миссии в «южные моря», предположительно с теплых берегов Тихого океана и из Кайенны во Французской Гайане.

РИСУНОК 17.1. Командор Пьер-Анри Филибер, первым привезший растения ванили (вероятно, V. pompona) на остров Реюньон в 1819 году (литография из Album de La Réunion, A. Roussin).

Ваниль, завезенная и выращиваемая на Реюньоне с 1819 года, еще не является коммерческим продуктом, так как не приносит плодов. Естественное оплодотворение цветка – случайная операция из-за его морфологии (рис. 17.2). Действительно, мужские и женские органы разделены большой мембраной, которая препятствует их контакту. Прямое опыление невозможно и требует участия насекомых или колибри. В Центральной Америке эту важную роль играют мелкие пчелы (мелипоны). Без внешнего вмешательства драгоценная орхидея обречена на бесплодие.

РИСУНОК 17.2. Морфология цветка ванили. (Литография из Album de La Réunion, A. Roussin, 1872 г.).

Чтобы выйти из этого тупика, нужно было найти способ искусственно оплодотворить растение. В Европе были начаты два эксперимента: первый в Льеже в 1836 году и второй в Париже в 1838 году.

Но предложенная методология, равно как и попытка, предпринятая несколькими годами позже в Гваделупе, была отвергнута как очень сложная и малоэффективная.

Самый эффективный процесс опыления был обнаружен в 1841 году молодым реюньонским рабом Эдмоном – рабы не имели фамилий.

Он был собственностью богатой семьи плантаторов в Сент-Сюзанне, Беллье-Бомон. Эдмон родился в 1829 году. Он потерял мать, рабыню из поселка Беллье-Бомон. Хотя Эдмон не имел школьного образования из-за своего статуса раба, он развил редкую проницательность для решения садоводческих задач от своего хозяина. Мезьер Леперванш сообщал, что Эдмон «идентифицирует все цветы по их ботаническим названиям и во многих случаях он пытался искусственно каприфицировать свои цветы, которые по той или иной причине нельзя опылить естественным путем» (Focard, 1862).

Он провел такой же эксперимент с цветком ванили, объединив мужской и женский компоненты. Эдмону было всего 12 лет, и он открыл для себя процесс искусственного опыления ванили. Открытие, которое Фереоль Беллье-Бомон, учитель Эдмона, описывает так: «Прогуливаясь (с Эдмоном), я заметил на единственном растении ванили, которое у меня было – глянцевый черный стручок. Я показал свое удивление, и он сказал мне, что действительно опылил цветок. Я отказался верить ему и двинулся дальше. Но через два или три дня я увидел вторую коробочку рядом с первой. Он повторил свое утверждение. Я спросил его, как он это сделал. Он выполнял свою манипуляцию передо мной (...), и я должен был признать это, когда увидел, что операция повторяется каждый день и каждый раз с одинаковым успехом» (Focard, 1862).

Год спустя, в 1842 году, Фереоль Беллье-Бомон, не желавший сохранять секретность, написал статью в местной газете Le Moniteur. Это не прошло незамеченным. Хорошая новость распространилась по всей стране, как лесной пожар, и Беллье-Бомон столкнулся с требованиями одолжить своего молодого раба. Никогда за всю историю Реюньона к рабу не снисходили так, как к юному Эдмону (рис. 17.3).

РИСУНОК 17.3. Портрет Эдмона Альбиуса, изобретателя ручного опыления ванили. (Литография из Album de La Réunion, A. Roussin, 1863 г.).

Плантаторы обратились к нему, «правильно подумав, что гораздо проще и безопаснее иметь дело напрямую с изобретателем» (Focard, 1862).

Открытие Эдмона (рис. 17.4) принесло удачу многим плантаторам; оно обеспечило новую сельскохозяйственную деятельность и способствовало развитию ванили во всем мире. Однако, изначально – это не принесло рабу ни награды, ни даже свободы. Он был освобожден семь лет спустя, в 1848 году, и получил имя Альбиус, что на латыни означает белый. Несмотря на его эпохальное открытие, любая его личная просьба оставалась без ответа – и со стороны властей, и со стороны плантаторов.

РИСУНОК 17.4. Ручное опыление ванили. (Литография из Album de La Réunion, A. Roussin, 1872 г., любезно предоставлено Océan Editions.)

Но было хуже, чем неблагодарность, и усугубляло оскорбления то, что открытие Эдмона вызвало ревность и споры. Многие сомневались в его заслуге, указывая на то, что он был «неграмотным маленьким негром», и что открытие было чистой удачей! Другие даже утверждали о своей ответственности за открытие и своих авторских правах, щеголяя своим статусом и знаниями. Третьи признавали, что Эдмон Альбиус был единственным и законным изобретателем процесса опыления ванили, добавляя, что тот был белым человеком.

В ужасающей нищете, покинутый всеми, Альбиус умер в Сент-Сюзанне 9 августа 1880 года (Lucas, 1990).

После натурализации и ручного опыления, еще одно реюньонское ноу-хау было использовано для преобразования стручка ванили. На самом деле, когда его собирают, стручок не имеет запаха. Его трансформация происходит только после длительной обработки, занимающей несколько месяцев.

После этого он приобретает оттенок темного шоколада и восхитительный сладкий аромат, который очень ценится. Если в теплых регионах Центральной Америки существуют многочисленные методы приготовления стручков, их можно разделить на два основных типа – прямое и непрямое приготовление. Первый процесс обеспечивает естественное вызревание стручка, оставляя его выставленным попеременно на солнце и в тени. Второй процесс направлен на то, чтобы остановить естественную эволюцию стручка. Говорят, что ваниль «убита». Мексиканцы использовали оба метода (Bourriquet, 1954). На острове Реюньон ваниль готовили путем сушки в тени и на солнце. Но в начале девятнадцатого века с этими процессами получались неважные продукты, которые не могли выдержать долгое плавание на корабле. А для ванили у Реюньона были пьянящие амбиции. Вот почему целеустремленные и креативные плантаторы стремились к совершенству (Delteil, 1884).

В 1851 году Эрнест Лупи, адвокат по профессии и плантатор по семейным традициям, воодушевленный острым чувством ученого любопытства, решил опробовать новый метод – бланширование в горячей воде, который он нашел в Encyclopédie méthodique (Методическая энциклопедия, издание 1787 года). Результаты были убедительными. Так родился процесс «кипячения».

Давид де Флорис, отставной военно-морской служащий и плантатор в Сент-Андре усовершенствовал процесс Лупи (Floris 1857). Ваниль не была для него чем-то новым, и он не остался равнодушным к высоким ожиданиям, которые она вызывала. Сам де Флорис руководил судном, привозившим образцы Маршана в 1822 году. Новый метод, разработанный двумя плантаторами Сен-Андре, когда стручки собирались полностью созревшими со здоровых растений, дал отличные результаты. В 1857 году де Флорис издал справочник по обработке ванили, первый в истории реюньонский справочник! Книга имела большой успех и привлекла к методу внимание всех без исключения (рис. 17.5).

РИСУНОК 17.5. Сушка и сортировка ванильных стручков на острове Реюньон в начале двадцатого века. (Открытка из личной коллекции автора.)

Если через семь лет после открытия Эдмона, Реюньон экспортировал свою первую продукцию ванили (около 50 кг), то, после нововведений, осуществленных Лупи и де Флорисом, экспорт просто взлетел. С 267 кг в 1853 году, экспорт достиг более 3 тонн в 1858 году и 15 тонн менее чем через пять лет. В конце девятнадцатого века ваниль была почти такой же прибыльной, как сахар. Никогда ранее в экономической истории острова Реюньон товар не имел такого стремительного развития и не приносил столько богатства (рис. 17.6). В 1867 и 1900 годах «Expositions Universelles» (Международные коммерческие ярмарки) отметили успех реюньонской ванили. Местные плантаторы и обработчики увезли множество призов (Lucas, 1990).

РИСУНОК 17.6. Обработка ванили на острове Реюньон. (Открытка из личной коллекции автора.)

Для известных местных романистов, писавших под коллективным псевдонимом Мариус-Аре Леблон, креольская цивилизация могла быть приравнена к ванили. Обращаясь к истории, географии и чувственности, два автора наводили лирический глянец: «Вы все слышали о реюньонской ванили, которая выиграла первый приз на многих международных выставках. Никто не может представить, насколько трогательным и прекрасным может быть её изготовление с помощью умелой ручной работы. Некоторые слова – это полные ложки душистых духов и душ. Слова ваниль и фабрика ванили позволяют нам представить и даже почувствовать Сен-Жозеф, Винсендо, Ланжевен, все эти причудливые деревушки с благословенными именами, лелеющие, как невинный ладан, аромат ванили, чтобы приветствовать нас самым сладким образом» (Leblond, 1931).

Уверенные в своем мастерстве, увенчанные лаврами, присуждаемыми на многочисленных национальных и международных мероприятиях, реюньонцы на рубеже веков были полны уверенности в себе (рис. 17.7). Имея большие планы на успех, они отправились покорять острова Индийского океана своими ароматными стручками ванили. В 1866 году они завезли на Сейшельские острова ваниль, которая имела молниеносный успех. Менее чем за 10 лет она стала главным источником процветания архипелага – на заре двадцатого века экспорт Сейшельских Островов почти равнялся экспорту Реюньона.

РИСУНОК 17.7. Экспортеры ванили в начале двадцатого века. (Открытка из личной коллекции автора.)

В 1873 году реюньонцы отправились со своими ванильными мечтами на Коморские острова. Первоначально ваниль была завезена на Майотте, а затем распространилась на три других острова. Как и на Сейшельских островах, она была настолько успешна, что вскоре заменила сахарный тростник в первом десятилетии двадцатого века. Спектакль «Коморо» вскоре вытеснил «Реюньон». По такому же сценарию играли на Мадагаскаре, когда некоторые реюньонцы привезли ваниль в 1880 году на остров Нуси-Бе, прежде чем захватить северо-запад материковой части Мадагаскара. Реюньонская ваниль процветала в благоприятных условиях.

И стартовала захватывающая гонка за ванилью. Все хотели её производить. Реюньонские колонисты и малагасийские крестьяне запускали ваниль на любой доступной земле – и земли было в изобилии. В 1929 году Мадагаскар экспортировал 1032 тонны и стал мировым производителем номер один. Он сохраняет это звание и по сей день (Lucas, 1990).

Проблема опыления решена, приготовление ванили освоено, новые территории возделываются, плантаторы во главе с реюньонцами отныне приступили к решению новой задачи – реформе ванильной экономики. В 1964 году производители ванили Индийского океана, с Мадагаскара, Реюньона, Сейшельских и Коморских островов согласились создать организацию. Основными целями были: продвижение качественного продукта, стабилизация рынка и выработка общей политики. Была создана марка: Ваниль Бурбон, отдающий международную дань уважения новаторским технологическим достижениям Реюньона: Альбусу, Лупи, де Флорису и многим другим.

В начале девятнадцатого века Реюньон получил первые саженцы ванили с далеких курортов, и она приветствовала его охотно. Жители не просто встречали еще одну красивую орхидею из страны пляжей и цветов. Подобно сказке о богатстве из грязи, реюньонцы превратили простое цветущее стручковое растение в мировое достояние.

Хотя род Vanilla происходит из Мексики, остров Реюньон можно с полным основанием считать его вторым домом. Выращивание и переработка ванили тесно связаны с островом Реюньон (бывший остров Бурбон). Ваниль завозилась на остров три раза подряд (в 1819, 1820 и 1822 годах) из ​​Кайенны и Манилы (Филибер и Перроте) и из Мексики через Ботанический сад в Париже (Маршан).

Выращенная в разных частях острова, ваниль выжила в идеальных климатических условиях и зацвела, но не принесла плодов (поскольку на острове Реюньон не было насекомых-опылителей, встречающихся в Мексике). Лишь в 1841 году молодой раб Эдмон Альбиус в возрасте 12 лет изобрел простой и практичный метод опыления ванильных орхидей, позволивший выращиванию ванили быстро развиваться на острове (см. главу 17).

С появлением первых урожаев производители столкнулись с проблемой расщепления стручков Vanilla planifolia. И снова они изобрели гениальный метод предотвращения созревания стручков, активизируя процесс возникновения аромата (Давид де Флорис в 1857). Основа современного выращивания и переработки ванили была заложена в течение нескольких лет.

В настоящее время используемые методы были распространены во всем мире под влиянием производителей с Реюньона, которые экспортировали свои растения ванили и ноу-хау на Коморские острова (1873 г.), а позже на Мадагаскар (1890 г.).

С самого начала производители острова Реюньон стремились производить высококачественные стручки, которые быстро завоевали отличную репутацию у потребителей. Эта репутация, основанная на выборе только лучших стручков и соблюдении очень строгих производственных процессов, была построена вокруг названия «Бурбонская ваниль» (от прежнего названия колонии при монархии) с самого первого экспорта в 1848 году и сохранилась до сих пор.

В 1964 году, чтобы противостоять конкуренции со стороны синтетического ванилина и обеспечить продвижение натурального продукта, Мадагаскар, Коморские острова и остров Реюньон встретились в Сен-Дени, чтобы сформировать картель стран-производителей в Индийском океане (на которые в то время приходилось 85% мирового производства). Его цели заключались в организации производства, стабилизации цен путем установления импортных квот для конкретных стран, продвижении продукта в Европе и США, борьбе с подделкой (ссылки на этикетках) и разработке логотипа, идентифицирующего натуральную ваниль. Для финансирования этих инициатив с каждого экспортированного килограмма взимался взнос в размере 1,5 доллара США.

Чтобы четко идентифицировать продукт, подписавшие договорились об общем наименовании «Бурбонская ваниль» (чья репутация уже в значительной степени утвердилась). Термин «бурбонская ваниль», таким образом, стал общим и перестал определять происхождение продукта только с острова Реюньон (это вызвало путаницу у жителей острова Реюньон и многих покупателей), хотя его аромат значительно отличается от одного происхождения к другому.

Наконец, совсем недавно на мировом рынке появились продукты индонезийского происхождения под названием «Ваниль в стиле бурбон», но качество этих стручков несопоставимо с качеством ванили с острова Реюньон.

Из-за своей высокой себестоимости ваниль, произведенная на острове Реюньон, больше не конкурентоспособна на международном рынке стандартной ванили. Тем не менее, она по-прежнему высоко ценится некоторыми ценителями, ищущими особые продукты. Но термина «бурбонская ваниль» уже недостаточно для того, чтобы реюньонская продукция выделялась среди конкурентов. Многие розничные торговцы играют на двусмысленности этого термина, чтобы скрыть истинное происхождение своего продукта и тем самым ввести в заблуждение потребителей, которые часто ошибочно полагают, что «бурбонская ваниль» происходит с острова Реюньон. Поэтому производители задумались о способах четкой идентификации своей продукции.

Чтобы гарантировать происхождение своей продукции, они могли выбрать либо ЗНМП (защищенное наименование места происхождения), либо ЗГУ (защищенное географическое указание).

ЗНМП основан больше на концепции терруара (из предположения, что земля, на которой выращивается продукт, придает этому урожаю уникальное качество), чем на производственном процессе. Учитывая микроклимат, существующий на острове Реюньон, и значительные различия в почве от одного района к другому или даже от одного оврага к другому, ЗНМП следует разделить на несколько обозначений:

Подход ЗГУ является результатом стремления, разделяемого всеми производителями и переработчиками на острове Реюньон, продвигать свой продукт с помощью однозначного обозначения (в отличие от «бурбонской ванили»). В 2000 году они сформировали Ассоциацию популяризации ванили острова Реюньон (АПВР) – организацию для защиты и управления обозначением с целью составления спецификации маркированной продукции и защиты обозначения от любых попыток имитации или подделки. В настоящее время в ассоциацию входят производители (Provanille, ассоциация фермеров из Сен-Филиппа), переработчики (UR 2) и дистрибьюторы (Réunion Agricom). Она остается открытой для всех (компаний и отдельных производителей) при соблюдении условий спецификации. В 2007 году на долю АПВР приходилось 78% всех производителей на острове Реюньон и 65% объема переработки на острове.

Ваниль, происходящая с острова Реюньон, традиционно известна как «бурбонская ваниль». Однако, это обозначение стало общим термином, используемым для всей ванили, производимой в Индийском океане (Мадагаскар, Коморские острова). Таким образом, восстановление исключительного использования этого термина было невозможным.

Таким образом, АПВР решила перевернуть страницу и назвать свою продукцию ЗГУ «Ваниль острова Реюньон» (то есть «Ваниль с острова Реюньон»). Таким образом, происхождение четко указано в названии продукта, и единственная ваниль, которая теперь имеет право использовать географическое обозначение «Реюньон» – это ваниль, произведенная на острове Реюньон в рамках ЗГУ.

ЗГУ «Ваниль острова Реюньон» применяется только к ванильным стручкам с растений, принадлежащих к виду V. planifolia G. Jackson и в настоящее время встречающихся на острове Реюньон. Побочные продукты, такие как ванильный порошок или экстракт, не подпадают под действие ЗГУ, как и стручки гибридных или недавно импортированных растений.

Помимо других спецификаций, стручки ЗГУ должны соответствовать этим спецификациям в соответствии с категориями 1 и 2 стандарта NF ISO 5565-1 от марта 2000 г., при этом две другие категории не применимы. Стручок должен быть не менее 14 см в длину и расщеплен не более чем на 3 см. Они должны быть цельными, эластичными и насыщенными, с характерным вкусом и однородным цветом от коричневого до темно-шоколадно-коричневого. Они могут нести клеймо производителя на нижней трети. Они маслянистые, эластичные по текстуре и податливые. Маркированные стручки имеют максимальное содержание влаги 38% при продаже и содержание ванилина 2% (сырой вес). Наконец, они должны пройти созревание не менее семи месяцев, чтобы развить свой аромат.

Чтобы гарантировать потребителям происхождение ЗГУ продукта, была создана система отслеживания для каждого этапа производства и обработки ванили. Эти элементы прослеживаемости собраны в таблице, которая определяет записи, которые должны быть сделаны на каждом этапе, и их поддержку (Таблица 18.1).

ЗГУ принадлежит АПВР, а не его отдельным членам, которые являются только пользователями этого обозначения. Поэтому ассоциация должна приложить все усилия, чтобы обеспечить соответствие спецификациям и тем самым защитить обозначение.

Различные этапы производства и обработки изложены в спецификациях. Соблюдение этих спецификаций производителями и переработчиками, получающими выгоду от лейбла, контролируется на нескольких уровнях. Первоначальная внутренняя проверка проводится техником АПВР, который выезжает на место, чтобы встретиться с производителями и гарантировать соответствие участков и используемых методов ведения сельского хозяйства. Техник также осматривает каждую технологическую установку, проверяет параметры обработки, проводит необходимые тесты (ванилин, содержание влаги и т. д.), проверяет листы мониторинга стручков (сбор урожая, обработка, созревание, хранение и кондиционирование) и складской учёт. Эта внутренняя проверка, проводимая АПВР, контролируется внешней проверкой, проводимой официальной сертифицирующей организацией, в данном случае Organisme Certificateur Tropique Réunion Océan Indien (OCTROI), которая проводит выборочные проверки производителей, проверяет документацию и плантации, чтобы гарантировать, что внутренние проверки проводятся удовлетворительно. Это сертифицирующая организация, которая поддерживает или отклоняет сертификацию продуктов ЗГУ в зависимости от результатов своих ежегодных проверок.

ЗГУ «Ваниль острова Реюньон», бесспорно, инструмент для защиты традиционного производства на острове Реюньон и гарантирует потребителям происхождение и качество продаваемых стручков. Поэтому очень важно обеспечить безопасность реюньонского производства, даже если этот процесс по-прежнему сложно реализовать.

Центрами производства ванили в Индонезии являются провинции Северная Суматра, Лампунг, Западная Ява, Восточная Ява, Бали, Западная Нуса Тенггара, Восточная Нуса Тенггара, Северный Сулавеси, Центральный Сулавеси и Южный Сулавеси, при этом развивающиеся районы растут, в том числе в Калимантане, Малуку и Папуа (рис. 19.1). Большинство ванильных плантаций находится в ведении мелких землевладельцев и лишь небольшая часть принадлежит предпринимателям. На международном рынке индонезийская ваниль известна как Java Vanilla Beans.

РИСУНОК 19.1. Карта Индонезии с указанием основных районов производства.

Несмотря на множество проблем, которые предстоит решить в развитии и улучшении производства ванили в Индонезии, тем не менее, в стране есть преимущества и достаточный оптимизм в отношении достижения в конечном итоге статуса мирового производителя и экспортера ванили (Directorate General of Estate Crops, 2008). Индонезия богата как человеческими, так и природными ресурсами, последние с точки зрения наличия земель, подходящих для расширения культивации ванили. Доступна технология для преодоления самого серьезного ограничения производства – стеблевой гнили, на основе комплексного подхода к борьбе с болезнями, стратегии BioFOB. Однако, необходимо значительно улучшить передачу обширных знаний в области выращивания и внедрение технологий фермерами (Rosman, 2005). Следует сделать больший акцент на продвижении индонезийской ванили на международной платформе (Directorate General of Estate Crops, 2008). Это должно согласовываться с созданием интегрирующих национальных институтов для фермеров, предпринимателей, исследователей и правительства, чтобы продвигать фермерские знания, защищать их благосостояние и поддерживать связь между вовлеченными секторами.

Ваниль (Vanilla planifolia G. Jackson), уроженка юго-восточной Мексики, представляет собой орхидею, дающую высококачественную ароматическую специю, коммерчески выращиваемую на Мадагаскаре, в Индонезии, Мексике, Уганде, Коморских островах, Индии и других странах. В Индии она была интродуцирована в 1835 году. Согласно документальным свидетельствам (Anonymous, 1992), впервые она была высажена на Каллар-Бурлиарской научно-исследовательской станции садоводства, округ Нилгири в 1945 году и позднее на региональной сельскохозяйственной научно-исследовательской станции в Амбалаваяле, округ Ваянад, Керала. Некоторые предприимчивые фермеры и кофейные плантаторы Ваянада занялись её выращиванием в тени междурядьев плантаций, под техническим руководством Амбалаваяльского научно-исследовательского хозяйства. Тогдашнее правительство Кералы, с 1960 года, поощряло выращивание ванили в Амбалаваяле, как альтернативный источник доходов сельхозпроизводителей. Аналогично, тогда же занялись ванилью и некоторые растениеводы вокруг Каллар-Бурлиарской научно-исследовательской станции садоводства. Фермерами-инноваторами она постепенно распространялась по районам Кералы, Карнатаки, Тамилнада, Западной Бенгалии и Ассама. Однако, почти все первоначальные попытки не слишком удавались вследствие ненадлежащего ухода, отсутствия знаний или технической и рыночной поддержки. Тем не менее, позднее, эти плантации послужили источником посадочного материала для программ развития ванили, инициированных различными агентствами.

Сообщалось об успешном производстве и маркетинге ванильных стручков с одного гектара ванильной плантации в Састхане, округ Южная Канара в Карнатаке. Производители округов Южной и Северной Канары постепенно увеличивали выращивание ванили и сейчас на штат приходится крупнейшая площадь под ванильными плантациями – 58% этой культуры в Индии.

Ваниль стала коммерческой культурой в Индии совсем недавно, в значительной степени из-за рекламных мероприятий, проводимых Советом по специям Индии с середины 1990-х годов. В настоящее время Индия – узнаваемый источник качественных ванильных стручков на международном рынке. Экспорт готовых стручков в течение 2008-2009 годов составлял 305,1 метрических тонн на сумму 267 млн рупий (около 5,8 млн долларов). В течение соответствующего периода экспортировалось и некоторое количество ванильного экстракта. Площади и производство ванили в Индии, а также её экспорт приведены в таблицах 20.1 и 20.2.

Источник: Spices Board of India.

Площадь в гектарах, производство в метрических тоннах и урожайность в кг/га

Источник: Spices Board of India.

Количество в метрических тоннах, стоимость в млн рупий (около 20 тыс долларов США).

Урожайность ванили варьируется в зависимости от возраста и метода выращивания. Хотя ваниль начинает цвести с третьего года, урожай собирают на четвертый год. Урожайность увеличивается до седьмого-восьмого года, а затем снижается. При умеренном уходе, диапазон урожайности плантации среднего возраста составит около 400–500 кг вяленых стручков с гектара.

Усеченный модельный прогноз урожайности, при точности около 93%, был разработан с помощью биометрических показателей, таких как длина лианы (см), количество листьев, длина плодоножки на лиане (см), длина нерастущей области на лиане (см), длина междоузлий (см), обхват лианы (см), лист площадь (см²), количество соцветий, количество стручков/соцветий, длина стручков (см) и количество стручков/лиан, (Priya et al., 2002).

Ваниль в Индии выращивается, в основном, как дополнительная культура на плантациях и приусадебных участках, и, следовательно, стоимость производства остается конкурентоспособной. Стоимость продукции при нормальных условиях ведения сельского хозяйства варьируется от места к месту в пределах страны. Один гектар с 1600 растениями ванили требует 53000 рупий в течение первого года основания и в среднем 34000 рупий на второй и третий год посадки. Таким образом, общая стоимость создания на 1 га площади составляет около 120 000 рупий. Стоимость обслуживания будет около 37000 рупий/год. Ожидаемая урожайность вяленой ванили составляет около 400–500 кг/га.

Поскольку эта культура является недавним коммерческим предприятием с интенсивным выращиванием в различных системах земледелия на плантациях ареки/кокосов/кофе, новые вспышки вредителей и болезней создают проблемы. Проблемы производства и послеуборочной обработки требуют внимания с учетом местных потребностей. Крупные исследования проводятся ИИИК Совета по специям, Майладумпара, округ Идукки, штат Керала. Ввиду крупномасштабного выращивания как в Керале, так и в Карнатаке, этот институт и его региональная станция в Саклеспуре, штат Карнатака, концентрируются на разработке передовых методов ведения сельского хозяйства, борьбе с вредителями и болезнями, послеуборочной обработке и хранении. Некоторые из последних технологий обработки (Krishnakumar et al., 2007) и инициативы по комплексной борьбе с вредителями и болезнями (Thomas et al., 2002; Varadarasan et al., 2003) являются логическими стратегиями, помогающими фермерскому сообществу.

Производство здорового посадочного материала является серьезной проблемой, и технологии микроразмножения были разработаны Университетом Каликута, ИИИС в Каликуте, Сельскохозяйственным университетом Кералы и ИИИК (Philip and Nainar, 1986; Rao et al., 1992a; Mary Mathew et al., 1999; Chitra et al., 2007).

Распространение растений из культуры тканей и их оценка в полевых условиях были предприняты Советом по специям в сотрудничестве с Департаментом биотехнологий Правительства Индии, Нью-Дели.

Усилия по распространению и популяризации ванили привели к тому, что большое количество фермеров занялись её выращиванием, особенно в Карнатаке, Керале и Тамилнаду. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы Совета по специям дали необходимый импульс и поддержку развитию выращивания ванили. По оценкам, к 2009–2010 годам под ванилью будет около 3500 га.

Поскольку вирусные проблемы широко распространены у ванили и передаются вертикально через посадочный материал, диагностические методы обнаружения вирусов очень важны. Исследования, проведенные в ИИИС по диагностике вирусов, заслуживают высокой оценки и могут быть использованы питомниками ванили (Bhadramurthy, 2008).

Для продвижения ванили, Совет по специям предпринял несколько программ развития, которые включают программу новых посадок ванили, схему сертифицированных питомников, схему создания перерабатывающих предприятий, схему награждения за производство ванили и схему помощи производителям в продвижении экспорта органических специй (включая ваниль). Эти исследования и разработки должны поддержать выращивание и производство ванили в Индии.

В целом, ваниль – это культура мелких и маргинальных фермеров, выращиваемая в основном в междурядьях и на приусадебных участках, за исключением нескольких плантаций в корпоративном секторе. Резкий скачок цен на ваниль в 2001–2002 годах, вероятно, из-за потери урожая на Мадагаскаре из-за повреждения циклонами в 2000 году, привлек мелких фермеров к крупным инвестициям в выращивание ванили. Это привело к значительному увеличению площадей, но с крайне некачественным посадочным материалом, что серьезно отразилось на вспышках тяжелых заболеваний и, как следствие, потерей посадок. Всё еще сильнее усугублялось резкими колебаниями цен на ваниль на мировом уровне, предлагающих ухудшение ценовой структуры. В конечном итоге, именно цена и будет определять долгосрочный интерес фермеров к крупномасштабному выращиванию ванили. Учитывая нынешний низкий мировой спрос, вполне вероятно, что статус-кво выращивания ванили в Индии сохранится. Тем не менее, индийские фермеры, выращивающие ваниль, обладают достаточной пластичностью, чтобы научно выращивать, обрабатывать и поставлять стручки требуемого качества, если в воротах с фермы предлагается правильная цена.

В этой главе рассматривается производство ванили в Восточной Африке.

В Восточной Африке производство ванили сосредоточено вокруг бассейна озера Виктория и у подножия гор Рувензори в Альбертинской рифтовой долине. Страны-производители ванили включают Уганду, Кению, Танзанию и Восточную Демократическую Республику (ДР) Конго, при этом Уганда является основным производителем.

Общеизвестно, что получить точную информацию и цифры о производстве ванили сложно, особенно в небольших странах-производителях в этом регионе. Кроме того, между странами продается большое количество ванили, которая позже экспортируется как угандийская ваниль. Соответственно, в этой главе основное внимание уделяется Уганде, и информация представлена ​​в совокупности. Однако, там, где доступна информация по конкретной стране, она упоминается.

Ваниль (Vanilla planifolia) была завезена в тогдашний британский протекторат Уганда из Шри-Ланки (тогда Цейлон) в 1920-х годах. Однако, только в 1950-х годах в районе Муконо на берегу озера Виктория (рис. 21.1) были заложены первые значительные плантации.

РИСУНОК 21.1. Ситуационная карта основных районов выращивания ванили в Центральной Африке.

Централизованное и относительно контролируемое вяление отражается в высоком содержании ванилина. Ваниль из этого региона часто превышает 3% ванилина (в пересчете на сухой вес). Профиль аромата описывается как тонкий, сладкий и бальзамический. В аромате некоторой ванили может быть найден элемент запаха кожи. Скорее всего, это связано с ванилью, которая была выдержана при очень низких температурах.

Типичная ваниль сушится до влажности 25–33%.

Ваниль из Восточной Африки востребована производителями экстрактов. Репутация происхождения также постепенно проникает в премиум-сектор и выгодно конкурирует с ванилью с Мадагаскара и Коморских Островов.

Большая часть продукции ванили из Восточной Африки поступает на рынок экстракции и продается оптом. Часто ваниль плохо сортируют. По крайней мере, одна компания производит ванильный порошок холодного помола, а другая – экстракты на основе растворителей.

Изрядное количество изысканной ванили экспортируется, некоторая в розничной упаковке.

Между тем, значительная часть ванили в этом регионе сертифицирована как органическая, и по крайней мере, три производителя имеют сертификаты органической и справедливой торговли – два в Уганде и один в ДР Конго.

Подводя итог – значительная часть ванили, полученной из этого региона, нацелена на конкретную нишу на рынках, что отличает этот регион от других регионов, производящих ваниль.

Основные производители ванили в этом регионе перечислены в таблице 21.1.

Следует различать два типа торговых путей: с одной стороны, местные торговые пути, а с другой – международные торговые пути.

На местном уровне, большая часть ванили из региона Кагера в Танзании и из Восточного Конго закупается зеленой и обрабатывается в Уганде, а затем продаётся как угандийская ваниль. Доля танзанийской ванили, поступающей на мировой рынок как таковая, находится в диапазоне 1–3 тонны. В настоящее время Конго экспортирует 6–8 тонн ванили, выращенной на фермах. По оценкам, по крайней мере такое же количество поступает в Уганду и продается как угандийская ваниль.

Что касается международных рынков, то большая часть деликатесной ванили продается в Европу, а небольшие объемы экстрактов и высококачественные стручки отправляются в Японию. Основным рынком для экстрактов являются Соединенные Штаты. Основные рынки Европы – Великобритания и Германия. Объемы, проданные во Францию, которая в целом является крупным покупателем ванили, кажутся небольшими и могут быть объяснены предвзятым отношением французов к продукции из своих бывших заморских территорий.

В течение последних нескольких лет клиенты с Мадагаскара регулярно покупали экстракт ванили для смешивания и улучшения бедной ванилином мадагаскарской ванили. Тенденция продолжается.

Премиум-ваниль почти всегда транспортируется по воздуху. Экстракт ванили при высоких ценах транспортируют по воздуху. В противном случае он транспортируется через порт Момбаса в Кении по морю.

Рынок угандийской ванили полностью либерализован без какого-либо государственного вмешательства или регулирования. Аналогичная ситуация преобладает в соседних странах. Следствием этого является то, что уровни производства сильно колеблются и соответствуют спросу и предложению.

Что касается фактических объемов, как упоминалось ранее, получить точную информацию и цифры по производству ванили в этом регионе крайне сложно. Представленные ниже цифры получены из разных, но обычно неподтвержденных источников и в результате прямого общения с ключевыми заинтересованными сторонами. Поэтому к отдельным цифрам следует относиться с осторожностью.

Однако, нельзя отрицать, что возрождение ванильного сектора в рамках проекта, финансируемого АМР США, позволило увеличить производство ванили с практически нулевого уровня в 1995 году до примерно 150 тонн в 2004 году.

Конец проекта совпал с невиданным периодом высоких цен, в результате чего гораздо больше фермеров занялись производством ванили и увеличили урожай примерно до 200 тонн в 2006 году.

С тех пор, из-за обвала цен наблюдается спад производства, и к 2009 году производство упало примерно до 120 тонн (Таблица 21.2).

Условия для выращивания ванили в Восточной Африке очень благоприятные, и ваниль получается хорошего качества. За последние 15 лет этот регион зарекомендовал себя на мировом рынке как поставщик качественной ванили, востребованной производителями экстрактов. Премиальный сектор также развивается, и ваниль, предлагаемая в таких формах, выгодно конкурирует с ванилью с островов Индийского океана.

Текущий производственный потенциал находится в диапазоне 100–150 т год. Однако, из-за постоянного падения цен производство будет продолжать снижаться, если на рынке ванили не произойдет серьезных изменений. При изменении состояния рынка и цен, наиболее вероятным сценарием будет отсроченное возвращение на рынок, что будет способствовать возобновлению цикла подъемов и спадов, как это наблюдалось ранее в этом десятилетии.

Перспективы для органической и сертифицированной по справедливой торговле ванили, более многообещающие. Сертифицированные фермеры неохотно бросают свои плантации, прежде всего потому, что цены выше, а спрос более стабильный. Таким образом, в случае изменения рыночной ситуации они должны быть основными бенефициарами.

Однако, по сравнению с другими регионами мира, производящими ваниль, Восточная Африка сильно отстает от выхода к морю. Это приводит к сравнительно высоким транспортным расходам и заставляет местных производителей и экспортеров бороться за сохранение конкурентоспособности. Влияние особенно велико в периоды низких цен. В результате очень маловероятно, что производство ванили в этом регионе значительно увеличится по сравнению с уровнями производства, которые наблюдались несколько лет назад.

И последнее, но не менее важное: хотя Восточная Африка может производить очень хорошую ваниль, трудно конкурировать с хорошо зарекомендовавшим себя брендом Бурбон. Несмотря на то, что многие потребители на самом деле не знают, что означает бурбон, они воспринимают его как превосходящий ваниль, которая не маркируется как бурбон. Это широко распространенное явление в Европе. Французские потребители и торговцы проявляют в этом особый снобизм и невежество. В Соединенных Штатах этот вопрос решается менее жестко, и нередко ваниль, например, из Индонезии рекламируется как бурбонские стручки из Индонезии, если они были обработаны бурбонским методом.

Основной коммерческий вид ванили («мексиканская ваниль» или «ваниль бурбон» [Vanilla planifolia G. Jackson]) – это редкая орхидея, родои из Мексики и Центральной Америки (Cameron and Soto Arenas, 2003; Lubinsky et al., 2008; Portères, 1954). Естественно-ароматные плоды V. planifolia использовались в доиспанской Мезоамерике различными культурами, в первую очередь тотонаками северного Веракруса (регион Папантла), ацтеками Центральной Мексики и майя тропических низменностей южной части Мексики, Гватемалы и Белиза (Bruman, 1948; Lubinsky, 2007; Rain, 2004). В этих культурах ваниль использовалась в качестве лекарственного (желудочного) и ароматизирующего агента, обычно в форме ингредиента для какао-напитков.

Примерно с середины 1700-х до середины 1800-х годов Папантла обладала глобальной монополией на производство ванили (Bruman, 1948; Kourí, 2004), заработав репутацию «города, дарящего миру благоухание» (Rain, 2004). Папантла сохраняет свой статус основного производителя ванили в Мексике и сегодня, хотя сама страна в мире является второстепенным поставщиком.

Растениеводы в регионе Папантла называют культивируемую V. planifolia «ванилла манса» (т. е. «окультуренная ваниль»), чтобы отличить её от других разновидностей и видов, до сих пор встречающихся в дикой природе (называемых «ванилла сильвестра» или «ванилла дель монте»), которые в некоторых случаях могут выращивать фермеры. Это генетическое богатство подчеркивает важность Мексики как центра окультуривания и разнообразия ванили.

Выращивание ванили в Мексике расположено в прибрежной и предгорной зоне Мексиканского залива, от уровня моря до высоты 700 м. Преобладающий климат – тропический жаркий и влажный со средней температурой около 24°C, относительной влажностью 80% и количеством осадков от 1200 до 3000 мм в год. Сухой сезон длится с марта по июнь. Зимние месяцы (ноябрь-февраль) характеризуются прохладными влажными ветрами низкой интенсивности, называемыми «норте», которые беспрепятственно дуют из-за полярного круга. Эти низкие температуры имеют решающее значение для стимуляции весеннего цветения ванили.

Основными производителями ванили в Мексике являются Веракрус (70%), Оахака и Пуэбла, последние два из которых отвечают за большую часть оставшихся 30%. Штаты с незначительным производством ванили, включают Сан-Луис-Потоси, Идальго, Чьяпас и Кинтана-Роо.

На национальном уровне ваниль выращивают примерно 4000 семей, в основном из представителей коренных народов. В 2005 году для производства ванили было использовано около 1106,75 га, что дало 189 тонн «зеленой ванили» и 30 тонн вяленых стручков (SAGARPA, 2005; SIACON, 2005). Управление поставками осуществляется шестью частными компаниями и четырьмя фермерскими кооперативами, которые выращивают ваниль, наблюдают за её обработкой и осуществляют продажу на национальном и международном рынках (таблица 22.1).

Интенсивное выращивание цитрусовых в прибрежном Веракрусе позволило фермерам использовать эти насаждения в качестве опорных деревьев (рис. 22.2). Большинство садов состоят из апельсинов сорта Валенсия, которые обладают превосходными характеристиками в качестве опорных деревьев ванили, к примеру, имеют сильные ветви, которые растут в стороны и позволяют выращивать большое количество ванильных лиан. Цитрусовые деревья также обеспечивают полуфильтрованный солнечный свет в течение всего года, способствующий её активному росту и цветению, как правило, на второй год после посадки. Вентиляция считается хорошей, что приводит к меньшему количеству проблем с патогенами и лучшей вегетации, чем это типично для «ачуальных» систем. По сравнению с более интенсивными системами выращивания ванили, выращивание ванили в цитрусовых рощах влечет за собой более низкую стоимость производства, поскольку не требуются инвестиции для поддержки деревьев.

Каждому собственнику принадлежит от 1 до 5 га, с урожайностью от 0,5 до 3,0 тонн зеленой ванили с га.

РИСУНОК 22.2. Система выращивания ванили в цитрусовых садах.

Эта система характеризуется использованием в качестве поддерживающих деревьев азотфиксирующих бобовых (Erythrina sp. и Gliricidia sp.), с плотностью посадки от 1000 до 5000 поддерживающих деревьев/га. Высокая плотность посадки позволяет получать одни из самых высоких урожаев среди всех систем, хотя в основном такой успех достигается только один раз (четвертый или пятый год после посадки). После рекордного сезона урожайность в этой системе часто резко снижается из-за загущенности, ведущей к проблемам с плохим освещением и вентиляцией, приводящим к вспышкам патогенов. Каждый фермер обрабатывает в среднем от 0,5 до 2 га, на которых 1-2 тонны зеленой ванили/га получают в богарных насаждениях, или от 2 до 4 тонн зеленой ванили/га в орошаемых посадках.

Это новейшая и самая интенсивная система производства ванили в Мексике. Основная особенность этой системы состоит в замене или дополнении естественного света пластиковыми сетками с 50%-ным затенением. Сетки размещают над опорными деревьями, на высоте 3–5 м, а также вдоль четырех сторон насаждений. Эти «теневые дома» обычно имеют небольшие размеры (1000 м² или 25 × 40 м) из-за высоких затрат, связанных с их строительством. Опоры для ванильных лиан искусственные или представлены живыми деревьями, но в любом случае их плотность высока (на один теневой дом высаживается 1500–2000 черенков ванили, что составляет 15–25 тыс черенков/га).

Первые данные об урожайности этой системы были зарегистрированы в 2007 году. Они варьировали от 50 до 514 кг зеленой ванили на теневой дом (1000 м²). Основным фактором, вызвавшим такой разброс, скорее всего, было опадение незрелых стручков, вызванное неблагоприятными погодными условиями (например, высокими температурами и засухой) в сочетании с недостатками ухода. Максимальный урожай в 514 кг предполагает, что потенциально может быть получено 5140 кг зеленой ванили/га, что аналогично для систем затенения в других странах-производителях. Однако, до сих пор неясно, удастся ли этого добиться в Мексике, особенно с учетом необходимых крупных финансовых вложений.

Первое цветение ванили наступает через 2–3 года после посадки новых черенков. Сезон цветения с марта по май. Как и в других странах, опыление в Мексике осуществляется вручную. Некоторые цветы все еще опыляются естественным путем, и хотя естественный опылитель не задокументирован, скорее всего, это орхидная пчела Euglossa viridissima (Lubinsky et al., 2006; Schluter et al., 2007). Метод сбора урожая в Мексике заключается в срезании кистей целиком с помощью ножниц или ножей. Официальное открытие сбора урожая в Веракрусе 10 декабря – продолжение до января и февраля следующего года.

Обработка начинается сразу после сбора урожая. В большинстве случаев она выполняется специалистами, а не производителями, и длится 3-5 месяцев, обычно с января по май.

Вяление ванили в Мексике отличается от процесса во всех других странах-производителях, обеспечивая спрос на мексиканскую ваниль на мировом рынке. Этот процесс состоит из следующих этапов:

Большинство производителей ванили в Мексике продают свои свежие зеленые стручки посредникам или напрямую обработчикам/экспортерам. Несмотря на сложившуюся практику, многие производители в Мексике активно пытаются научиться обрабатывать собственные стручки и заключать контракты напрямую с международными покупателями или с мексиканскими обработчиками/экспортерами, стремящимися выполнять заказы.

Центрами коммерциализации мексиканской ванили являются города Папантла и Гутьеррес-Самора, оба в штате Веракрус. Эти города получают зеленую ваниль от производителей и посредников из Веракруса, Пуэблы, Идальго и Сан-Луис-Потоси. Обработчики/экспортеры также находятся в Пуэбле и Оахаке.

Мексиканская ваниль импортируется в другие страны через транснациональные компании. Основные поставщики мексиканской ванили – Aust & Hatchman, McCormick Co., Eurovanille, Vanipro и International Flavor and Fragrance. Головные офисы этих компаний находятся в США, Германии, Франции и Канаде.

В Мексике также существует небольшой внутренний рынок ванили. Этот рынок в основном связан с закупками производителями экстракта, поставляемого как отечественным, так и зарубежным потребителям.

Почти вся ваниль, производимая в Мексике, предназначена для зарубежных рынков. Однако, в последние три года большая часть мексиканской ванили хранилась на складах, так как экспортеры ждут, пока цены не поднимутся выше 50 долларов США за килограмм.

В целом Мексика ежегодно экспортирует 20–30 тонн готовой ванили. Это составляет около 1% от общего мирового производства. Основными странами-потребителями мексиканской ванили являются США, Германия, Франция, Япония и Канада. Небольшой процент (5%) ванили в Мексике используется на национальном уровне для изготовления экстрактов и кустарных продуктов.

Основной спрос покупателей мексиканской ванили – на качественные стручки («экстра» или «гурмэ»). Стручки более низкого качества («пикадура») закупаются для получения экстрактов.

Самые низкие цены на мексиканскую «зеленую» ваниль были зафиксированы в период с 1984 по 1997 год, когда обрабатывающие компании платили менее 2,50 долларов США за килограмм. Самая высокая цена за зеленую ваниль в Мексике была в 2003 году, когда она продавалась в среднем по 45 долларов за килограмм. Несмотря на высокие цены 2003 года, в последующие годы зеленая ваниль резко упала в цене. В 2005 году зеленая ваниль в Мексике продавалась по цене 12 долларов за килограмм, а в период сбора урожая 2006 и 2007 годов подешевела до 4 долларов за килограмм (рис. 22.4). Единственным исключением в 2007 году была покупка зеленых стручков ванили длиной более 20 см по цене 12 долларов США за килограмм частной компанией, которая начала заниматься торговлей ванилью. Национальная организация производителей ванили (Consejo Nacional de Productores de Vainilla) в 2007 году платила производителям 6 долларов за килограмм зеленой ванили.

Цены на готовую мексиканскую ваниль устанавливаются международным рынком и, в частности, отражают цены, предлагаемые на Мадагаскаре. Самые высокие цены на мексиканскую ваниль наблюдались в период с 2001 по 2004 год, достигнув пика в 2004 году, когда она составляла в среднем 420 долларов США за килограмм и максимум 600 долларов США за килограмм. В 2005 году цена упала более чем на 60% до 120 долларов за килограмм. С 2005 года небольшие количества высококачественной ванили («экстра» или «гурмэ») продавались по цене не более 60 долларов за килограмм (рис. 22.4).

РИСУНОК 22.4. История средних цен на зеленую и готовую ваниль в Папантле, Веракрус, Мексика.

Вяленая ваниль в Мексике сначала подразделяется на три категории: целая («энтерас»), открытая/расщепленная («раджада») и рубленная/худшая («пикадура»). Стручки «пикадура» соответствуют частям стручков, которые могли быть получены из незрелых плодов, повреждены или плохо обработаны. Цены на ваниль в Мексике обычно делятся на эти три категории.

Для целых и расщепленных стручков установлена ​​система классификации из пяти подкатегорий:

«ЭКСТРА»: стручки толстые, эластичные, блестящие, темно-коричневого шоколадного цвета («ачоколатадо»), сладкого/нежного аромата и с содержанием ванилина > 2,5%.

«СУПРИОР»: похож на «extra», но менее темный и блестящий, с содержанием ванилина 2,25–2,29%.

«БУЭНА»: более или менее блестящие и эластичные стручки, ароматные, темно-коричневого цвета с красной окраской в ​​продольных бороздках и с содержанием ванилина 2–2,24%.

«МЕДИАНА»: стручки с низкой эластичностью/блеском, со слабым ароматом, смешанные темно/светло-коричневые, с содержанием ванилина 1,75–1,99%.

«ОРДИНАРИА»: стручки твердые/ломкие, не блестящие, со слабым ароматом, преимущественно светло-коричневого цвета с затемненными концами и с содержанием ванилина 1,5–1,74%.

На практике, мексиканская ваниль может продаваться в соответствии с другими системами классификации, установленными покупателем, обычно «гурмэ», «расщепленные» и так далее.

Мексиканская ваниль традиционно упаковывалась и распространялась оптом в вощеной бумаге и картонных коробках. Иногда высококачественные стручки («экстра/гурмэ») продавались в пучках, называемых «мазос», и фасовались по консервным банкам. В последние годы, в связи с покупательским спросом, готовая ваниль распространяется в вакуумной упаковке в полиэтиленовых пакетах по 1 кг.

Аромат мексиканской ванили описывается как интенсивный, сладкий, слегка пряный и похожий на табачный. Содержание основного ароматического соединения ванили – ванилина, в мексиканской ванили обычно составляет около 2%, но было обнаружено, что оно достигает 7% (Black, 2005).

Хотя содержание ванилина имеет принципиальное значение для производителей, стремящихся обеспечить единообразный аромат для массового рынка, подлинный аромат ванили обусловлен присутствием сотен других соединений, обнаруживаемых в небольших количествах в готовых стручках. В мексиканской ванили обнаружено 65 летучих соединений, среди которых кислоты и фенолы занимают важное место (Pérez Silva et al. 2006). Одиннадцать соединений являются уникальными для мексиканской ванили: гексановая кислота, ванилметилкетон, метилэйкозаноат, 4-бутокси-3-метил-2-бутанон, метоксиметилацетат, 4-гексен-1-олацетат, 3-этил-3-метилпентан, 2,4-диметил-1-гептанол, 4-метилен-2-оксетанон, 2-метил-3-этилпентан и 2-этил-1,3-диоксолан (Hartman, 2003).

Нишевый рынок, который сохраняется для мексиканской ванили, может в значительной степени быть обусловлен уникальным ароматом/соединениями, которые развиваются во время процесса обработки, используемого исключительно в Мексике.

Интерес и мотивация к производству ванили в Мексике сильно зависит от цены. Когда международный рынок благоприятен – производители в Мексике реагируют соответствующим образом и улучшают уход/содержание своих посадок, как в 2000–2004 годах. Когда цены падают, производители быстро теряют интерес и отказываются от своих усилий, как это происходит сейчас. Эта ценовая изменчивость и международный спрос на ваниль по-прежнему будут главными определяющими факторами того, к чему будет стремиться производство ванили в Мексике.

Быстрое развитие ванильной индустрии в последние годы столкнулось с трудностями и проблемами во многих отношениях. Однако, промышленное развитие ванили в Китае имеет большой потенциал и множество преимуществ. За последние 49 лет исследований и разработок и за более чем 10 лет индустриализации ванили, Китай развил и сформировал рынок ванили и связанных с ней продуктов, а также разработал целый набор зрелых методов выращивания и обработки. В последние годы индустрия ванили начала демонстрировать новую тенденцию и сохранила устойчивый и здоровый рост. При поддержке ванильных компаний и местного правительства, все большее число фермеров начинают сажать ваниль в провинции Хайнань. Мы полностью уверены в перспективах развития ванили в Китае. У ванильной индустрии широкие горизонты и блестящие перспективы развития.

Для содействия развитию ванильной промышленности, Министерство сельского хозяйства Китая в 1999 году выпустило нижеперечисленные сельскохозяйственные стандарты на ваниль. Они были разработаны Китайской академией тропических сельскохозяйственных наук.

NY-T 362-1999 Саженцы ванили

NY-T 483-2002 Ваниль

NY-T 713-2003 Определение ванилина в стручках ванили

NY-T 968-2006 Технические правила выращивания ванили

Сбор стручков на стадии зрелости необходим для получения вяленых стручков отличного качества и длительного хранения. Уже несколько лет действуют правила гарантирующие качество ванили профессионалам и покупателям ванильного сектора. Полинезийские правила точно определяют сбор и продажу спелой ванили (решение № 77-119 от 10.11.1977 о регулировании сбора, обработки, упаковки и экспорта ванили, произведенной во Французской Полинезии; указ № 1198 CM от 11.03.1992 о производстве и сбыте ванили, произведенной во Французской Полинезии). Начало и конец сезона сбора урожая определены так, чтобы урожай собирался только тогда, когда ванильные стручки достигли наилучшей стадии зрелости. В сезон сбора урожая организуется несколько публичных продаж. Эти продажи ванили проводятся под контролем «комитета по проверке спелой ванили», назначенного в каждом районе, производящем ваниль. Эти «комитеты по инспекции спелой ванили» контролируют степень созревания стручков, их соответствующий размер (более 14 см), проверяют отсутствие расщеплений и дефектов (рис. 24.7). Если некоторые стручки не соответствуют правилам, они будут удалены из партии и уничтожены. Производитель получает сертификат, который дает ему право продать свою ваниль обработчику или обработать её самостоятельно.

РИСУНОК 24.7. Контроль за ванильными стручками при продаже ванили.

Авторы выражают благодарность Е. Рева, К. Леосе-Мук-Сану за продуктивные обсуждения, Л. Панье и Дж. Сервану за бесценные комментарии к рукописи.