УДК 633.174: 631.524.7
Екатерина Александровна ЖУК, кандидат сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник
Константин Сергеевич КОНДАКОВ, кандидат экономических наук, врио директора
Илья Анатольевич КИБКАЛО, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
ФГБНУ Российский научно-исследовательский и проектно-технологический институт сорго и кукурузы, (ФГБНУ РосНИИСК «Россорго»); 410050, г. Саратов, 1-й Институтский проезд, д.4
E-mail: [email protected]; тел. 8(8452) 79-49-69
Внедрение зернового сорго, являющегося засухоустойчивой и жаростойкой культурой, которая дает стабильные урожаи зерна, позволяет расширить ассортимент сырья для получения хлебобулочных изделий в засушливых регионах РФ. Производство функциональных продуктов питания – одно из направлений развития органического сельского хозяйства. Подходы к оценке качества сырья для пищевой промышленности отличается от оценки кормового зерна. Для оценки пригодности зернового сорго к использованию в пищевой и технической промышленности, кроме количественных данных биохимического состава важно качество основных биополимеров – белка и крахмала, которые при переработке могут составлять ассоциированные комплексы. Целью исследований являлось определение числа падения у сортообразцов сорго зернового и установление наличия значимости различий между ними, как у потенциального сырья для хлебной промышленности. Объектами исследований послужили 34 сортообразца зернового сорго из селекционного питомника. В ходе исследований установлено, что ЧП цельносмолотого зерна сорго изменялось в широких пределах. Статистическая обработка полученных данных показала значимость различий в наборе сортообразцов сорго зернового по величине числа падения (306,5-556,5). Для исключения влияния количественных данных биохимического состава был проведен корреляционный анализ числа падения с содержанием основных питательных веществ. Расчеты показали отсутствие значимой сопряжённости между числом падения и содержанием в зерне сорго белка и крахмала, а также их суммарным значением. Достоверность различий между сортообразцами зернового сорго по числу падения оставляет возможность для отбора сырья с нужными свойствами при переработке, а также для ведения селекционного отбора по данному признаку.
Ключевые слова: сорго зерновое, сорта, число падения, крахмал, углеводно-амилазный комплекс.
Зерновое сорго, кроме кормового использования (комбикормовая промышленность, кормление птицы, свиней и других животных), может занять достойное место и в питании человека. Созданные современной селекцией сорта пищевого сорго характеризуются большой потенциальной урожайностью, ценными биохимическими и пищевыми свойствами [1].
Внедрение зернового сорго, являющегося засухоустойчивой и жаростойкой культурой, которая дает стабильные урожаи зерна, позволяет расширить ассортимент сырья для получения хлебобулочных изделий в засушливых регионах РФ [2].
Производство функциональных продуктов питания – одно из направлений развития органического сельского хозяйства [3]. Пищевое разнообразие, питательная сбалансированность, физиологичность продуктов питания – залог здоровья населения страны [4]. Использование в пищевой промышленности зернового сорго может помочь решению этих задач [5]. Пищевой потенциал сорговых культур, селекция и семеноводство которых осуществляется в ФГБНУ РосНИИСК «Россорго» практически не реализован.
Подходы к оценке качества сырья для пищевой промышленности отличается от оценки кормового зерна. Для кормовой, питательной ценности важен биохимический состав – количественные показатели основных питательных элементов: протеина, жира, крахмала, клетчатки, безазотистых экстрактивных веществ (БЭВ), а также золы [6].
Для оценки пригодности зернового сорго к использованию в пищевой и технической промышленности, кроме количественных данных биохимического состава важно качество основных биополимеров – белка и крахмала, которые при переработке могут составлять ассоциированные комплексы. Реологические свойства этих комплексов могут значительно варьировать в зависимости от потенциальной прочности полимерных связей и от ферментативной активности зерна.
Наиболее простой способ определения количественной выраженности указанных факторов при реологической слабости белкового компонента – определение числа падения (ЧП). Одно из основных направлений использования этого показателя – косвенное определение активности альфа-амилазы в зерне. Вместе с тем, известно, что у большинства зерновых культур этот фермент обнаруживается только в зерне, в котором начались ростовые процессы. При этом образцы зерна, находящегося в состоянии покоя, могут значительно отличаться по реологическим свойствам клейстера, определяемым как на вискозиметрах, так и с помощью измерения числа падения. Причем различия эти зачастую обусловлены генетически и закреплены на сортовом уровне. При этом состояние углеводного комплекса, определяемое с помощью числа падения, имеет значение для установления хлебопекарных свойств муки, поскольку качество хлеба во многом зависит от состояния крахмала в муке.
Цель исследований – определение числа падения у сортообразцов сорго зернового и установление наличия значимости различий между ними, как у потенциального сырья для хлебной промышленности.
Материал и методика
Объектами исследований послужили 34 сортообразца зернового сорго из селекционного питомника урожая 2019 г.: Перспективный 1, Старт, Меркурий, Огонёк, Жемчуг, Камелик, Факел, Аванс, РСК Каскад, Зенит, Азарт, Волжское 615, Гелеофор, Бакалавр, Ассистент, Кремовое, Пищевое 614, Гранат, Сармат, Восторг, Пищевое 35, Волжское 4, Студенец, Волжское 44, Волжское 4в, Метеор, Магистр, РСК Оникс, РСК Инфинити, РСК Коралл, РСК Кахолонг, Топаз, РСК Партизан, РСК Локус. Зерно размалывалось на мельнице ЛМЦ-1М. Определение числа падения осуществлялось на приборе ПЧП-3 по методике Хагберга-Пертена [7]. Биохимический состав зерна определяли методом ИК-спектроскопии на анализаторе SpectraStar XT-1.
Результаты исследований
В ходе исследований установлено, что ЧП цельносмолотого зерна сорго изменялось в широких пределах. Статистическая обработка полученных данных показала значимость различий в наборе сортообразцов сорго зернового по величине числа падения (табл. 1). Дифференциация образцов по коэффициенту вариации находилась на среднем уровне. Достоверность различий по F- критерию оставляет возможность вести селекционный отбор по этому критерию.
Таблица 1. Статистическая дифференциация образцов сорго зернового по числу падения.
Пределы варьирования 306,5-556,5
Средняя по опыту 420,8
Коэффициент вариации 13,6
F- критерий 60,9*
НСР 21,4
Выраженность изучаемого показателя, скорее всего, свидетельствует о невысокой ферментативной активности в зерне зернового сорго. Таким образом, различия между образцами, обусловлены качеством биополимеров эндосперма. Для исключения влияния количественных данных биохимического состава был проведен корреляционный анализ числа падения с содержанием основных питательных веществ. Теоретически можно было предположить, что количество веществ, способных к полимеризации может оказывать влияние на реологические свойства клейстера, испытываемого при анализе. Однако, расчеты показали отсутствие значимой сопряжённости между числом падения и содержанием в зерне сорго белка и крахмала, а также их суммарным значением (табл. 2).
Таблица 2. Сопряженность (r) числа падения и биохимическим составом зерна сорго.
Компоненты биохимического
состава зерна Коэффициент корреляции
Белок 0,12
Крахмал 0,26
Белок + крахмал 0,28
Клетчатка -0,41*
Жир -0,48*
Зола 0,16
БЭВ -0,35*
* — значимо на 5%-ном уровне
Этот факт ещё раз указывает на самостоятельность направления по изучению качества естественных биополимеров зерна сорго. Также обнаружена отрицательная взаимосвязь среднего уровня числа падения и содержанием в зерне клетчатки, жира, БЭВ. Таким образом, можно предположить, что эти компоненты зерна могут препятствовать полимеризации углеводов и ассоциированных с ними веществ при заваривании клейстера. По выраженности числа падения, в целом по опыту установлено, что влияние это не является критическим, так как самые низкие значения ЧП по меркам хлебных зерновых – достаточно высоки.
По размерности числа падения при отсутствии её классификации для сорго, сортобразцы можно условно разделить на три группы: менее 400 секунд (с), от 400 до 500 с и более 500 с (табл. 3).
Таблица 3. Распределение сортообразцов зернового сорго по выраженности числа падения.
Группа Сортообразцы
Менее 400 с Меркурий, Огонёк, Зенит, Бакалавр, Ассистент, Кремовое, Пищевое 614, Сармат, Пищевое 35, Метеор
400-500 с Старт, Жемчуг, Факел, Аванс, РСК Каскад, Азарт, Волжское 615, Гелеофор, Гранат, Восторг, Волжское 4, Студенец, Волжское 44, Волжское 4в, РСК Оникс, РСК Инфинити, РСК Топаз, РСК Партизан, РСК Локус
Более 500 с Перспективный 1, Камелик, Магистр, РСК Коралл, РСК Кахолонг
Выводы
Реологические свойства клейстера из цельносмолотого зерна сорго по числу падения не зависят от количественного содержания крахмала и белка. Таким образом, изучение качества естественных биополимеров зерна сорго – является самостоятельным направлением. Достоверность различий между сортообразцами зернового сорго по числу падения оставляет возможность для отбора сырья с нужными свойствами при переработке, а также для ведения селекционного отбора по данному признаку.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ковтунов В.В. Исходный материал сорго зернового для селекции сортов и гибридов кормового и пищевого направлений / Автореферат на соискание степени канд. с.-х. наук // ГНУ ВНИИЗК Россельхозакадемии. – 2012. – 22 с.
2. Современные ресурсосберегающие технологии выращивания пищевого сорго на продовольственные цели в условиях Нижнего Поволжья / Рекомендации // ФГБНУ РосНИИСК «Россорго». Саратов – 2012. – 40с.
3. Федоренко В.Ф., Мишуров Н.П., Неменущая Л.А., Пискунова Н.А., Осмоловский П.Д. Конкурентноспособные технологии производства функциональных продуктов питания: науч. анилит. обзор / М.: ФГБНУ «Росинформагротех». — 2018. – 152 с.
4. Кибкало И.А., Кибальник О.П., Каменева О.Б., Ларина Т.В., Ерохина А.В., Черных Т.Н., Калинин Ю.А., Орехова Л.А. Перспективы разработки и внедрения функциональных продуктов питания как неотъемлемой части системы органического сельского хозяйства // Перспективы развития органического сельского хозяйства в Поволжье: Материалы межд. науч.-практ. конф. – Саратов: ФГБНУ «ПНИИЭО АПК». – 2019. – С. 105-109.
5. Кибальник О.П., Лящева С.В., Семин Д.С., Гаршин А.Ю., Монина Н.А., Андреева Л.В., Кулеватова Т.Б. Использование зернового сорго на пищевые цели // Сб. по материалам XII межд. науч.-прак. конф. «Пища. Экология. Качество». 20-21 марта 2015 г., г. Москва, 2015. –Часть 1. – С. 413-417.
6. Кибкало И.А., Каменева О.Б., Ларина Т.В., Ерохина А.В., Черных Т.Н., Калинин Ю.А., Орехова Л.А. Энергетическая эффективность экспериментальных образцов комбикорма для молодняка КРС // Аграрный научный журнал. – 2019. — №12. – С. 54-60.
7. Василенко И.И., Комаров В.И. Оценка качества зерна: Справочник / М.: Агропромиздат, 1987. – 208 с.
STUDY OF THE STATE OF THE CARBOHYDRATE-AMYLASE COMPLEX OF SORGHUM GRAIN THROUGH THE DEFINITION OF FALL NUMBERS
Zhuk Ekaterina Aleksandrovna, Kondakov Konstantin Sergeevich, Kibkalo Ilya Anatolevich
Russian Research, Design and Technology Institute of Sorghum and Corn Federal State Government-Funded Scientific Institution, Saratov
The introduction of grain sorghum, which is a drought-resistant and heat-resistant crop that gives stable grain yields, allows you to expand the range of raw materials for bakery products in the arid regions of the Russian Federation. Production of functional food products is one of the directions of development of organic agriculture. Approaches to assessing the quality of raw materials for the food industry differ from the assessment of feed grains. To assess the suitability of grain sorghum for use in the food and technical industry, in addition to quantitative data on the biochemical composition, the quality of the main biopolymers – protein and starch, which can form associated complexes during processing, is important. The purpose of the research was to determine the number of drops in sorghum varieties and determine the significance of differences between them as a potential raw material for the grain industry. The objects of research were 34 varieties of grain sorghum from the breeding nursery. In the course of research, it was found that the quality of whole-ground sorghum grain varied widely. Statistical processing of the obtained data showed the significance of differences in the set of varieties of grain sorghum in terms of the number of falls (306.5-556.5). To exclude the influence of quantitative data on the biochemical composition, a correlation analysis of the number of drops with the content of basic nutrients was performed. Calculations have shown that there is no significant correlation between the number of drops and the content of sorghum protein and starch in the grain, as well as their total value. The reliability of differences between varieties of grain sorghum by the number of drops makes it possible to select raw materials with the necessary properties during processing, as well as to conduct selection selection on this basis.
Keywords: grain sorghum, varieties, fall number, starch, carbohydrate-amylase complex